V době technologického růstu a inovací firmy vyhledávají možnosti tvorby nástrojů vhodných pro dopravu, úpravu, skladování či zpracovaní zeminy, osiv či jiných sypkých materiálů za co nejmenších finančních nároků. K tomu dopomáhá matematické modelování a simulace partikulárních částic. Touto problematikou se zabývá Centrum sypkých hmot ČR, které ve spolupráci s výzkumným centrem ENET sídlí v areálu VŠB – TU Ostrava.
Centrum sypkých hmot České republiky
Centrum sypkých hmot ČR bylo slavnostně otevřeno 8. 4. 2016 na půdě VŠB – TU Ostrava. Dříve tým prof. Zegzulky působil jako Laboratoř sypkých hmot. Otevření se také účastnil předseda Evropské komise pro mechaniku sypkých hmot Prof. Álvaro Ramírez-Gómez.
V našich laboratořích se věnujeme sypkým/partikulárním hmotám. Stanovují se zde jejich mechanicko-fyzikální vlastnosti, interakce mezi nimi samotnými a s jiným materiálem a zároveň se zkoumají procesy, kterými mohou během dopravy, skladování či úpravy projít. Získaná data se poté využívají jako vstupní parametry pro matematické modely, které se vytváří v počítačovém rozhraní a které představují modely dopravy sypkých látek, jejich procesní úpravy nebo skladování. Tímto je možné identifikovat kritická místa (body) a úpravou počítačového modelu se poté dá vyloučit problém a zefektivnit výše uvedené procesy. Příkladem může být zemědělská zemina jako partikulární hmota. Zemina se skládá z několika druhu částic (různý tvar, velikost, morfologie), pojiva, vody a příměsi minerálů, které mezi sebou tvoří vazby. Tento směr nás zavedl na cestu studie průběhu chování zemin během jejich zpracování.
Secí technika a aplikace matematického modelování
Při návrhu, vývoji a inovacích různých zařízení je vhodné využívat novodobé technologie. Při návrhu konstrukce je důležité brát zřetel na styl uskladnění osiva, způsob dopravy osiva ze zásobníku do dávkovače a také na samotné dávkování a sázení osiva.
Je stěžejní zvolit vhodné dopravní trasy, skladovací a dávkovací systémy pro daný druh osiva. Dále je důležité použít vhodný sortiment nástrojů jako například pluhy, radličky či orné disky pro vytvoření secí drážky a pro její zahrnutí.
V našich laboratořích měříme mechanicko-fyzikální vlastnosti různých osiv a zemin. Naměřená data poté využíváme při modelování dopravy osiva ze zásobníku, a to pomocí dávkovačů přímo do půdy, kde se semínka sázejí v přesných roztečích.
V tomto případě je důležitým krokem určit způsob dopravy osiva do dávkovacích hadic. Semínka mohou být dopravována přímo ze zásobníku mechanickými dávkovači nebo pomocí vzduchu. Využitím nových technologií metody diskrétních prvků je možné nasimulovat dopravní trasu osiva, identifikovat problémy při dávkování, třídění či sázení semene a předejít tak procesním disfunkcím a nechtěnému prodloužení vývoje zařízení.
