van de wet van Newton tot dichtheid.
In de baggerindustrie kunnen diverse soorten materiaal worden gebaggerd, bijvoorbeeld voor de winning van bouwmaterialen of voor landaanwinning. Het gebaggerde materiaal dat door leidingen wordt getransporteerd, is een mengsel van water en doorgaans zand, klei of grind; dit mengsel wordt 'slurry' genoemd. Het meten van de dichtheid van de slurry is van belang voor de procesaansturing. Traditioneel wordt de dichtheid van slurry van buitenaf gemeten met behulp van gammastraling, wat uiteraard veiligheidsrisico's met zich meebrengt en de dagelijkse bedrijfsvoering bemoeilijkt. Dit nadeel wordt weggenomen door de Alia Density Meter (ADM), ontwikkeld door Alia Instruments. In samenwerking met Demcon ontwikkelden zij een slimme dichtheidsmeter die veiliger en betrouwbaarder werkt en geen gebruikmaakt van nucleaire straling. Het instrument werkt volgens een mechanisch meetprincipe en is uitgerust met een elektromagnetische actuator en versnellingsmeters.
Het werkingsprincipe van de ADM is gebaseerd op de tweede wet van Newton (F = m*a): een elektromagnetische actuator oefent een kracht met een bekende waarde en frequentie uit op een stuk leding waar slurry doorheen stroomt terwijl een versnellingsmeter de versnelling van de leiding meet. Vervolgens kan de massa worden afgeleid en, aangezien het volume bekend is, de dichtheid worden bepaald. Voor optimale prestaties is het essentieel om het dynamische gedrag van de trillende buis te bepalen en te begrijpen. We hebben het trillingsgedrag van de buis gemodelleerd om inzicht te krijgen in verschillende ontwerpen. Dit heeft bijgedragen aan het verbeteren van de nauwkeurigheid van de dichtheidsmeter en het verminderen van de noodzaak tot experimentele karakterisering.
analyse van de excitatierespons.
Eigenfrequenties en de bijbehorende eigenmodes beschrijven de gevoeligheid van de buis voor trillingen bij een bepaalde frequentie. Eerst worden de eigenmodes bepaald door middel van modale analyse met Ansys Mechanical. Vervolgens wordt inzicht verkregen in de vervormingen van de trillende constructie. Welke vervormingen en versnellingen optreden, hangt af van de grootte en richting van de aandrijfkracht. Deze gegevens zijn van belang om het verband tussen de elektromagnetische actuator en de versnellingsmeters te bepalen en zo de dichtheid van de slurry nauwkeurig te kunnen voorspellen. Dit laatste onderdeel is uitgevoerd met behulp van harmonische responsanalyses om frequentieresponsfuncties (FRF's) te genereren.
resultaten.
Het verbeterde simulatiemodel is in staat het trillingsgedrag van het systeem in kaart te brengen. Het voorspelt hoe de buis, al dan niet gevuld met vloeistof, zal trillen en welke krachten nodig zijn om deze in beweging te brengen. Dankzij deze geavanceerde modellen, die rekening houden met staalversterkt rubber, vloeistofgedrag en materiaalspecifieke demping, kan het aantal kostbare en tijdrovende experimenten voor het bepalen van het trillingsgedrag tijdens het ontwerpproces worden beperkt.
de uitdagingen die wij aangaan.
Demcon multiphysics.
Demcon multiphysics is an engineering agency with high-end expertise in the area of heat transfer, fluid dynamics, structural mechanics, acoustics, electromagnetism and nuclear physics. We support clients from a wide variety of market sectors and help them achieve their goals in research and development with deep physical insights.
We combine fundamental physical knowledge from an analytical approach with Computer Aided Engineering (CAE) simulations tools from ANSYS, MATHWORKS, COMSOL, STAR-CCM+ and FLUKA to setup, execute, analyze and evaluate numerical simulations. The use of Computational Fluid Dynamics (CFD), Finite Element Analysis (FEM / FEA), Lumped Element Modelling (LEM), Computational Electromagnetics (CEM) and Monte Carlo simulations enables us to make a virtual prototype of your design. With these techniques we can simulate the fluid and gas flows, energy exchange, heat and mass transfer, stresses, strains and vibrations in structures and the interaction of electromagnetic fields with other physical aspects like heat generation. Simulation-driven product development increases the development efficiency and reduces the product development time. Our services can therefore fully support you in the designing phase, from idea up to prototype, from prototype to final design.
