Vidalı ileticilerde, gövde ile vida arasında iletilen malzemenin fiziksel ve kimyasal özelliklerine, ayrıca iletimin eğimine bağlı olarak optimal değerde bir boşluk oluşturulur. Partikül formdaki malzemelerin taşındığı vidalı ileticilerde besleme bunkerinden konveyöre dolan malzemenin iletimi esnasında gövde ile vida arasındaki bu boşluktan malzemenin geri kaçması söz konusudur.

İletim verimini arttırmak için, konveyör gövdesi ile vida arasındaki boşluğun en uygun değerde belirlenmesi gereklidir. Böylelikle konveyör boyutları ve maliyeti azalacaktır. Ayrıca bu sayede enerji sarfiyatının azalmasının çevre üzerinde olumlu etkileri söz konusudur. Ancak bu bölgede konveyör içinde malzemenin geri akışının belirlenmesi güçlükler içermektedir.

Bu malzeme geri akışının doğru ve pratikte uygulanabilir şekilde modellenmesi önemlidir.   

Mevcut akış modellerinde iki farklı yaklaşım benimsenmektedir, bunlar:

a.      Linear, nonlinear granular elastoplastik akış modelleri veya stochastic flow rule gibi yöntemlerle oluşturulan modeller.

b.     Discrete Element Method, DEM yöntemi.

A.    The Stochastic Flow Rule, akış yöntemi

Granül malzemenin akışı yığın yoğunluğu, kohezyon değeri, parçacık boyutu vb. birçok parametreye bağlı olarak verilmektedir. Ayrıca burada değişken basınç nedeni ile akış modelinde istatiksel yaklaşımların kullanılması gereklidir (şekil 1).

Şekil 1. Helezon ileticide malzemenin t aralığından geri akışı ve rastgele kütle dağılımı.

İstatistik akış yöntemi Mohr-Coulomb Plastisite yaklaşımı ile yığın halinde akışta granüllerin değişken basınç altında gelişigüzel hareketlerinin modellenmesini temel almaktadır.

Model iki adımda oluşturulmaktadır,

·       İlk olarak yerçekimi gibi zorlayıcı etkiler altında noktaların yayınımını (biased spot diffusion) (Spot Model for Drainage, Bazant 2001) temel alarak partikül konsantrasyonunun değişimi ile alakalı Fokker-Planck drift-diffusion denklemi oluşturularak çözülür. Burada bahsedilen nokta (Spot), serbest hacimlerde iletilen partiküllerin bir arada taşınması nedeniyle hareket eden bir bölgesel akışkanlaşma noktasıdır.

Burada,: Sürüklenme vektörü, : Gerilme alanından hesaplanan parçacık yayınım (diffusity) tensörü, r: Malzemenin yoğunluğu.  

İkinci adımda parçacıkların temel sürüklenme hızı vektörü, u noktaların bölgesel (lokal) yayınımına (drift diffusion a) karşı olacak şekilde oluşturulur.

Burada, r: Parçacık deplasmanı, r’: Bölgesel akışkanlaşma noktalarının deplasmanı, : Bölgesel akışkanlaşma noktalarındaki r’ hareketine ne kadar partikülün r deplasmanı yaparak cevap vereceğini belirten boyutsuz etkilenme faktörü.

B.    EDEM yazılımı,

İkinci bir yaklaşım olarak önerilebilecek Discrete Element Method kullanılarak oluşturulmuş olan EDEM yazılımı ile parçacık akışının modellenmesi günümüzde yaygın olarak kullanılmaktadır.

Yukarıda bahsedilen yöntemler oldukça kompleks yaklaşımlardır. Bu çalışmanın sonucunda belirli bir malzeme ailesi için, pratikte kullanılabilir alternatif bir akış modeli önerilecektir.  Önerilecek olan akış modelinin temeli sürekli akış tarzında olacaktır. Böylelikle akış modeli sadece basınç farkı ve akış katsayısına bağlı olarak oluşturulabilecektir. Yapılacak çalışmalar akış katsayısının oluşturulması üzerine olacaktır. Ayrıca bu modelin kullanım sınırları saptanacaktır. Bu amaçla yapılacak faaliyetler aşağıdaki gibi verilebilir.

a.      Farklı malzemeler kullanılarak çeşitli iletim eğimlerinde testler yapılacak ve böylelikle model için gerekli parametreler belirlenecektir.

b.     Bilgisayar ortamında EDEM yazılımı kullanılarak “Discrete Element Method” modeli oluşturulacak ve testler yapılarak model doğrulanacaktır.

c.      EDEM yazılımı kullanılarak farklı malzemelerle simülasyonlar yapılacak ve akış eğrileri oluşturulacaktır.

d.     Malzeme özelliklerine bağlı parametre değerleri oluşturulacak ve yeni model önerilecektir.

e.      Sonuçta önerilen modelin testler ve EDEM yazılımı sonuçları ile karşılaştırılacaktır.