Simulations on the flow segregation problem in bidimensional piles

We report a numerical study of the problem of flow segregation in quasi bidimensional piles built up by pouring a mix of grains of two different sizes from a constant height. To simulate the pile formation, we employ a pseudo-dynamics method (PSDM). The concentration of small and big grains is varied. We also try with different size ratios between the beads. The segregation patterns arising after the pile is finished are studied by analyzing the spatial distribution of the grains. Two different segregation indices are defined and evaluated over the piles. The conditions under which the different segregation patterns show up are discussed. A comparison of all the results obtained with our own experimental results, is performed. The patterns and the different conditions for the setting up of segregation are discussed. The advantages and limitations of the simulation model are discussed.Fil: Benito, Jesica Gisele. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico San Luis. Instituto de Física Aplicada; ArgentinaFil: Uñac, Rodolfo Omar. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico San Luis. Instituto de Física Aplicada; ArgentinaFil: Vidales, Ana Maria. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico San Luis. Instituto de Física Aplicada; ArgentinaFil: Ippolito, Irene Paula. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ingenieria. Departamento de Fisica. Grupo de Medios Porosos; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentin

Kinetic Programmed Resuspension - KPR technique

In particle resuspension phenomena, experimental and simulation evidence demonstrate that, as the acceleration increases, higher air velocities are needed for particle re-entrainment, and the process requires less time to develop. In order to describe this problem and to shed light to its understanding, we present in this paper a new analysis named Kinetic Programmed Resuspension (KPR). This new insight into the kinetics of the resuspension process provides a technique for determining some resuspension experimental parameters. Thereby, using a simple Monte Carlo model, we are able to reproduce experimental data and, from these results, to analyze the main kinetic parameters involved, just by analogy with the process of thermal desorption of molecules from surfaces.Fil: Benito, Jesica Gisele. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - San Luis. Instituto de Física Aplicada "Dr. Jorge Andrés Zgrablich". Universidad Nacional de San Luis. Facultad de Ciencias Físico Matemáticas y Naturales. Instituto de Física Aplicada "Dr. Jorge Andrés Zgrablich"; ArgentinaFil: Uñac, Rodolfo Omar. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - San Luis. Instituto de Física Aplicada "Dr. Jorge Andrés Zgrablich". Universidad Nacional de San Luis. Facultad de Ciencias Físico Matemáticas y Naturales. Instituto de Física Aplicada "Dr. Jorge Andrés Zgrablich"; ArgentinaFil: Vidales, Ana Maria. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - San Luis. Instituto de Física Aplicada "Dr. Jorge Andrés Zgrablich". Universidad Nacional de San Luis. Facultad de Ciencias Físico Matemáticas y Naturales. Instituto de Física Aplicada "Dr. Jorge Andrés Zgrablich"; ArgentinaFil: Ippolito, Irene Paula. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ingeniería. Departamento de Física. Grupo de Medios Porosos; Argentin

Simulations of the segregation phenomenon in granular heaps: role of geometry

Se presenta un estudio numérico del problema de la segregación por flujo en apilamientos cuasi-bidimensionales construidos vertiendo una mezcla de granos de dos tamaños diferentes, desde una altura constante. Hemos encontrado experimentalmente que el fenómeno de estratificación o bandas puede estar presente en un apilamiento de esferas de vidrio de diferentes tamaños, siempre que las partículas tengan una relación de tamaño y concentraciones apropiadas. Con el fin de comprender la influencia geométrica en el proceso de segregación y estratificación, se simula la construcción de apilamientos, empleando un método de pseudo-dinámica (PSDM). El algoritmo sólo tiene en cuenta el efecto del volumen excluido que surge cuando las partículas interactúan. Las pilas simuladas se construyen utilizando discos y durante el proceso de construcción no se calcula ninguna fuerza de interacción entre ellos. La concentración de discos pequeños y grandes es variada. También se utilizan diferentes relaciones de tamaño entre ellos. Las pilas resultantes presentan diferentes patrones de segregación en función de la concentración y el tamaño relativo de las partículas. Se discuten las condiciones de los diferentes patrones de segregación. También se realiza una comparación con los resultados experimentales propios y se discuten las ventajas y limitaciones del modelo de simulación.We report a numerical study of the problem of flow segregation in quasi bidimensional piles built up by pouring a mix of grains of two different sizes from a constant height. We have recently found in our experiments that stratification or banding phenomenon may be present in a pile of glass beads of different sizes as long as the particles have an appropriate size ratio and concentrations. In order to understand the geometrical influence on the segregation and stratification, we simulate the construction of piles, employing a pseudo-dynamics method (PSDM). The algorithm only takes into account the excluded volume effect that arises when particles interact. The simulated piles are constructed using disks and during the process any interaction force between them is calculated. The concentration of small and big disks is varied. We also try with different size ratios between them. The resulting piles present different patterns of segregation depending on the concentration and the relative size of the particles. The conditions under which the different segregation patterns show up are discussed. A comparison of all the results obtained with our own experimental results, is also performed and the advantages and limitations of the simulation model are discussed.Fil: Benito, Jesica Gisele. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - San Luis. Instituto de Física Aplicada "Dr. Jorge Andrés Zgrablich". Universidad Nacional de San Luis. Facultad de Ciencias Físico Matemáticas y Naturales. Instituto de Física Aplicada "Dr. Jorge Andrés Zgrablich"; ArgentinaFil: Uñac, Rodolfo Omar. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - San Luis. Instituto de Física Aplicada "Dr. Jorge Andrés Zgrablich". Universidad Nacional de San Luis. Facultad de Ciencias Físico Matemáticas y Naturales. Instituto de Física Aplicada "Dr. Jorge Andrés Zgrablich"; ArgentinaFil: Vidales, Ana Maria. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - San Luis. Instituto de Física Aplicada "Dr. Jorge Andrés Zgrablich". Universidad Nacional de San Luis. Facultad de Ciencias Físico Matemáticas y Naturales. Instituto de Física Aplicada "Dr. Jorge Andrés Zgrablich"; ArgentinaFil: Ippolito, Irene Paula. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ingenieria. Departamento de Fisica. Grupo de Medios Porosos; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentin

Towards a one parameter equation for a silo discharging model with inclined outlets

Experiments on the discharge of a silo with an inclined outlet are performed for three types of seeds. The angle of inclination is varied to cover the complete range from 0° to 90°. The theoretical description of the flow rate behavior as a function of the aperture angle is achieved taking into account the two types of regimes present in the problem: funnel and mass flow. The former is assumed to be dominated by arch formation- destruction and, consequently, a free falling down of the particles from the arch dome is able to predict the experimental behavior through the addition of just one parameter closely related to the geometry of the arch. The second regime is described through a radial velocity picture for the flow streams close to the silo aperture and a numerical integration allows calculating the expected flow with good results. Finally, with the hypothesis that radial velocity can always be used as a good approximation for flow streams, an equation valid for all the range of angles is derived with the inclusion of just one parameter related to the drag force exerted by the flow on the particles. The challenge of one parameter equation for describing the mass flow rate in a wedged hopper is achieved and discussed.Fil: Villagrán Olivares, Marcela Camila. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - San Luis. Instituto de Física Aplicada "Dr. Jorge Andrés Zgrablich". Universidad Nacional de San Luis. Facultad de Ciencias Físico Matemáticas y Naturales. Instituto de Física Aplicada "Dr. Jorge Andrés Zgrablich"; ArgentinaFil: Benito, Jesica Gisele. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - San Luis. Instituto de Física Aplicada "Dr. Jorge Andrés Zgrablich". Universidad Nacional de San Luis. Facultad de Ciencias Físico Matemáticas y Naturales. Instituto de Física Aplicada "Dr. Jorge Andrés Zgrablich"; ArgentinaFil: Uñac, Rodolfo Omar. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - San Luis. Instituto de Física Aplicada "Dr. Jorge Andrés Zgrablich". Universidad Nacional de San Luis. Facultad de Ciencias Físico Matemáticas y Naturales. Instituto de Física Aplicada "Dr. Jorge Andrés Zgrablich"; ArgentinaFil: Vidales, Ana Maria. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - San Luis. Instituto de Física Aplicada "Dr. Jorge Andrés Zgrablich". Universidad Nacional de San Luis. Facultad de Ciencias Físico Matemáticas y Naturales. Instituto de Física Aplicada "Dr. Jorge Andrés Zgrablich"; Argentin

Effect of packing fraction on the jamming of granular flow through small apertures

We investigate the flow and jamming through small apertures of a column of granular disks via a pseudo-dynamic model. We focus on the effect that the preparation of the granular assembly has on the size of the avalanches obtained. Ensembles of packings with different mean packing fractions are created by tapping the system at different intensities. Surprisingly, packing fraction is not a good indicator of the ability of the deposit to jam a given orifice. Different mean avalanche sizes are obtained for deposits with the same mean packing fraction that were prepared with very different tap intensities. It has been speculated that the number and size of arches in the bulk of the granular column should be correlated with the ability of the system to jam a small opening. We show that this correlation, if exists, is rather poor. A comparison between bulk arches and jamming arches (i.e., arches that block the opening) reveals that the aperture imposes a lower cut-off on the horizontal span of the arches which is greater than the actual size of the opening. This is related to the fact that blocking arches have to have the appropriate orientation to fit the gap between two piles of grains resting at each side of the aperture.Comment: 13 pages, 9 figure

Flow of wet natural pozzolana

We present experimental results on the flow and stability conditions for natural pozzolana, a natural volcanic sand widely used in concrete production. We measured different angles involved in equilibrium conditions for sand piles and relate them to the flux parameters necessary to produce a silo evacuation. We vary some of the geometrical parameters in the silo to inspect the different flux responses of the system. Results are showed as a function of humidity present in the system. In this way, we related critical angles with flux conditions through a silo under different geometric setups and different humidity degrees, thus setting up a basic phase diagram for flux.Fil: Medici, Maria Elizabeth. Universidad Nacional de San Luis. Facultad de Ciencias Físico Matemáticas y Naturales. Departamento de Minería; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; ArgentinaFil: Benegas, Oscar Armando. Universidad Nacional de San Luis. Facultad de Ciencias Físico Matemáticas y Naturales. Departamento de Minería; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; ArgentinaFil: Aguirre, Fernando. Universidad Nacional de San Luis. Facultad de Ciencias Físico Matemáticas y Naturales. Departamento de Minería; ArgentinaFil: Baudino, Mario. Universidad Nacional de San Luis. Facultad de Ciencias Físico Matemáticas y Naturales. Departamento de Minería; ArgentinaFil: Uñac, Rodolfo Omar. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - San Luis. Instituto de Física Aplicada "Dr. Jorge Andrés Zgrablich". Universidad Nacional de San Luis. Facultad de Ciencias Físico Matemáticas y Naturales. Instituto de Física Aplicada "Dr. Jorge Andrés Zgrablich"; ArgentinaFil: Vidales, Ana Maria. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - San Luis. Instituto de Física Aplicada "Dr. Jorge Andrés Zgrablich". Universidad Nacional de San Luis. Facultad de Ciencias Físico Matemáticas y Naturales. Instituto de Física Aplicada "Dr. Jorge Andrés Zgrablich"; ArgentinaFil: Ippolito, Irene Paula. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ingeniería. Departamento de Física. Grupo de Medios Porosos; Argentina. Comisión Nacional de Investigación Científica y Tecnológica; Chil

Structural properties of wet granular bed subjected to tapping

Based on a simple numerical model for wet granular beds, we study the structural properties of wet particles subjected to tapping in terms of the global anisotropy and angular distribution presented by their contacts. The model allows to generate 2-dimensional packings of disks that can form capillary bridges due to the presence of interstitial liquid. A pseudodynamic simulation of adhesive hard disks has been implemented. The bed is subjected to a tapping-like excitation and we study the evolution of structural anisotropy of the packing with the number of taps. We also analyse the behavior of the angular distribution of contacts and anisotropy as a function of tapping intensity and liquid content. Present results help to better understand the behavior found in a previous work for the packing fraction of these systems. They also demonstrate that anisotropy alone not always helps to completely understand the behavior of the structural properties of wet particles.Fil: Uñac, Rodolfo Omar. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico San Luis. Instituto de Física Aplicada; Argentina. Universidad Nacional de San Luis; ArgentinaFil: Vidales, Ana Maria. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico San Luis. Instituto de Física Aplicada; Argentina. Universidad Nacional de San Luis; Argentin

Kinetic Monte Carlo simulation of the growth of metal clusters on regular array of defects on insulator

A Kinetic Monte Carlo simulation of the nucleation and growth of Pd clusters on a nanostructured alumina substrate is presented. The new Monte Carlo simulation program allows to derive the 3D shape of the growing clusters without performing a full all atoms simulation. The simulation shows, like in previous pure 2D simulations, that clusters nucleate exclusively on the defects of the nanostructure in a limited range of substrate temperature. Around 300 K, the clusters have a compact faceted shape and they grow, at not too large coverage, layer by layer. These results are in agreement with previous studies of the nucleation and growth of Pd clusters on an ultrathin alumina film on Ni3Al (1 1 1).Fil: Sitja, G.. Centre Interdisplinaire de Nanoscience de Marseille; FranciaFil: Uñac, Rodolfo Omar. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico San Luis. Instituto de Física Aplicada; Argentina. Universidad Nacional de San Luis; ArgentinaFil: Henry, C. R.. Centre Interdisplinaire de Nanoscience de Marseille; Franci

Effect of interaction energies on the adsorption of glycine onto a Cu(110) surface: A monte carlo simulation

The purpose of the present work was to study the effect of the adsorbate-adsorbate interaction energy for the glycine/Cu(110) system using a Monte Carlo simulation in the grand canonical ensemble. The dependence of the surface pattern structures upon the temperature and diffusion rate was studied. For either reversible or irreversible adsorption, the results showed that it is possible to obtain condensed phases with a large degree of correlation for high diffusion rates and temperatures. Depending on the set of interaction energies for nearest-and next-nearest-neighbour molecules, these patterns form either hetero-or homo-chiral footprint domains.The results obtained are qualitatively consistent with the experimental pattern observed by other authors and allow an interpretation of the different proposed theoretical models used to explain experimental data.Fil: Uñac, Rodolfo Omar. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - San Luis. Instituto de Física Aplicada "Dr. Jorge Andrés Zgrablich". Universidad Nacional de San Luis. Facultad de Ciencias Físico Matemáticas y Naturales. Instituto de Física Aplicada "Dr. Jorge Andrés Zgrablich"; ArgentinaFil: Vidales, Ana Maria. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - San Luis. Instituto de Física Aplicada "Dr. Jorge Andrés Zgrablich". Universidad Nacional de San Luis. Facultad de Ciencias Físico Matemáticas y Naturales. Instituto de Física Aplicada "Dr. Jorge Andrés Zgrablich"; ArgentinaFil: Zgrablich, Jorge Andres. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - San Luis. Instituto de Física Aplicada "Dr. Jorge Andrés Zgrablich". Universidad Nacional de San Luis. Facultad de Ciencias Físico Matemáticas y Naturales. Instituto de Física Aplicada "Dr. Jorge Andrés Zgrablich"; Argentin

Simple model for wet granular beds subjected to tapping

We present a simple model to describe the response of a granular bed to a tapping-like excitation when grains can form capillary bridges due to the presence of interstitial liquid. We implement a pseudodynamic simulation of adhesive hard disks. The packing fraction and coordination number after the steady state of the tapping process has been reached are compared for different tapping intensities and liquid contents. We find some contrasting behavior with dry systems and qualitative agreement with experimental data.Fil: Uñac, Rodolfo Omar. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - San Luis. Instituto de Física Aplicada "Dr. Jorge Andrés Zgrablich". Universidad Nacional de San Luis. Facultad de Ciencias Físico Matemáticas y Naturales. Instituto de Física Aplicada "Dr. Jorge Andrés Zgrablich"; ArgentinaFil: Vidales, Ana Maria. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - San Luis. Instituto de Física Aplicada "Dr. Jorge Andrés Zgrablich". Universidad Nacional de San Luis. Facultad de Ciencias Físico Matemáticas y Naturales. Instituto de Física Aplicada "Dr. Jorge Andrés Zgrablich"; ArgentinaFil: Pugnaloni, Luis Ariel. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Instituto de Física de Líquidos y Sistemas Biológicos. Universidad Nacional de La Plata. Facultad de Ciencias Exactas. Instituto de Física de Líquidos y Sistemas Biológicos; Argentina. Universidad Nacional de La Pampa. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Departamento de Física; Argentin