Análisis de la Aerodinámica en la Sección de Calentamiento de un Horno de Cocción de Ánodos Utilizando Simulaciones de Elementos Finitos No Lineales
Autores: Nakate, Prajakta; Lahaye, Domenico; Vuik, Cornelis; Talice, Marco
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2021
Acceso abierto
Artículo científico
2021
Análisis de la Aerodinámica en la Sección de Calentamiento de un Horno de Cocción de Ánodos Utilizando Simulaciones de Elementos Finitos No Lineales
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Mecánica
Palabras clave
Emisiones
Hornos industriales
Hornos de cocción de ánodos
Aerodinámica
Flujo turbulento
Herramientas de mallado
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 1
Citaciones: Sin citaciones
Las emisiones de los hornos industriales impactan el medio ambiente. Entre las diversas fábricas, aquellas que cuentan con hornos de cocción de ánodos están trabajando en la reducción de las emisiones contaminantes. La aerodinámica en el horno influye en las emisiones debido a la alta dependencia de los fenómenos de combustión y radiación en las características de mezcla. Por lo tanto, este documento tiene como objetivo establecer los resultados de simulación numérica para el flujo turbulento tridimensional en una sección única de un horno de cocción de ánodos con una alta tasa de inyección de combustible. Se utiliza el enfoque de elementos finitos no lineales estabilizados en la ecuación de Navier-Stokes promediada por Reynolds (RANS) con COMSOL Multiphysics. La relación de viscosidad turbulenta es muy sensible a la malla para el modelo k-estándar. Se explican los requisitos de la malla cartesiana y refinada cerca de la región de desarrollo del chorro. Se lleva a cabo la comparación de mallas generadas por dos herramientas de malla, a saber, cfMesh y el generador de mallas predeterminado de COMSOL Multiphysics. La alta difusión numérica en los modelos de flujo debido a la malla más gruesa conduce a la convergencia, pero perjudica la precisión en los resultados. Este documento muestra que la malla generada por cfMesh con refinamiento alineado al flujo, combinada con el solucionador de elementos finitos no lineales en COMSOL Multiphysics, demuestra proporcionar resultados precisos de cantidades turbulentas.
Descripción
Las emisiones de los hornos industriales impactan el medio ambiente. Entre las diversas fábricas, aquellas que cuentan con hornos de cocción de ánodos están trabajando en la reducción de las emisiones contaminantes. La aerodinámica en el horno influye en las emisiones debido a la alta dependencia de los fenómenos de combustión y radiación en las características de mezcla. Por lo tanto, este documento tiene como objetivo establecer los resultados de simulación numérica para el flujo turbulento tridimensional en una sección única de un horno de cocción de ánodos con una alta tasa de inyección de combustible. Se utiliza el enfoque de elementos finitos no lineales estabilizados en la ecuación de Navier-Stokes promediada por Reynolds (RANS) con COMSOL Multiphysics. La relación de viscosidad turbulenta es muy sensible a la malla para el modelo k-estándar. Se explican los requisitos de la malla cartesiana y refinada cerca de la región de desarrollo del chorro. Se lleva a cabo la comparación de mallas generadas por dos herramientas de malla, a saber, cfMesh y el generador de mallas predeterminado de COMSOL Multiphysics. La alta difusión numérica en los modelos de flujo debido a la malla más gruesa conduce a la convergencia, pero perjudica la precisión en los resultados. Este documento muestra que la malla generada por cfMesh con refinamiento alineado al flujo, combinada con el solucionador de elementos finitos no lineales en COMSOL Multiphysics, demuestra proporcionar resultados precisos de cantidades turbulentas.