شبيه‌سازي CFD سيني‌هاي كلاهكي

در اين مطالعه به موضوع شبيه‌سازي جريان دوفازي گاز و مايع بر روي سيني كلاهكي پرداخته ‌شده است. هدف از اين كار توسعه‌ي مدلي با استفاده از ابزار ديناميك سيالات محاسباتي است كه قادر باشد پارامترهاي هيدروديناميكي اين نوع از سيني‌ها را پيش‌بيني كند. نرم‌افزار تجاري گمبيت براي رسم هندسه و شبكه‌بندي آن و نرم‌افزار فلوئنت براي تعريف فيزيك مسئله، اعمال شرايط مرزي، پياده‌سازي معادلات حاكم و اجراي مدل به‌كاربرده شده است. در اين راستا مدل سه‌بعدي دوفازي در چارچوب اولرين اولرين با صرف‌نظر از معادلات انتقال جرم و حرارت پيشنهاد شده است. حل معادلات اصلي نيازمند معادلات كمكي است كه بدين منظور از معادلات برهم‌كنش بين‌فازي و معادلات اغتشاشk- ε استاندارد كه هم از نظر دقت و هم از نظر زمان محاسباتي مناسب است، استفاده شده است. در ادامه رابطه‌اي تجربي براي ماندگي متوسط گاز در ناحيه‌ي سركف توسعه داده شده كه بر مبناي ارتفاع زلال مايع حاصل از آزمايش‌هاي انجام‌شده مي‌باشد. با جايگذاري اين رابطه در عبارت مومنتوم بين‌فازي يك ترم منبع براي پيش‌بيني تراكنش‌هاي بين فازي به اين معادلات اضافه شده است كه ناشي از نيروي درگ مي‌باشد. به منظور اعتبار سنجي نتايج حاصل از شبيه‌سازي، از داده‎هاي آزمايشگاهي ارتفاع زلال مايع كه با مشاركت شركت آذر انرژي در اين پژوهش به دست آمد، استفاده شده و در نهايت اختلاف حدود 13 درصدي نتايج با داده‌هاي تجربي مشاهده شده است. همچنين بررسي دو نيروي بين‌فازي مختلف بر مبناي ضريب درگ ثابت 44/0 و ضريب درگ متغير كه در آن از رابطه‌ي توسعه داده‌شده براي كسر حجمي متوسط گاز استفاده شده است، نشان داد استفاده از ضريب درگ متغير نسبت به حالت ثابت ميزان خطا را از حدود 22درصد به حدود 13 كاهش داده است. اين موضوع گواه اين حقيقت است كه ضريب درگ ثابت 44/0 عليرغم اينكه مناسب جريان حبابي گاز در مايع است، براي رژيم سركف در برج تقطير چندان مناسب نيست. لذا انتخاب اصلي در اين شبيه‌سازي، گزينه‌ي اول است. شبيه‌سازي در محدوده‌ي وسيعي از دبي گاز و مايع انجام شده و توزيع سرعت و فشار، ارتفاع زلال مايع، ارتفاع سركف، توزيع كسرحجمي مايع و مقدار متوسط كسر حجمي فازها در ناحيه‌ي سركف پيش‌بيني شده كه تأثير به سزايي در آناليز و طراحي سيني‌ها دارد. واژه‌هاي كليدي: ديناميك سيالات محاسباتي، شبيه‌سازي، سيني كلاهكي، پارامترهاي هيدروديناميك

189886

دانشگاه علم و صنعت ايران

دكتر محمود گنجي

طراحي، شبيه‏ سازي و كنرل فرآيندها

ئكتر نوراله كثيري - مهندس محمدحسن خان اف