Un análisis de CFD-DEM con agrupamiento grueso para flujos de chorro turbulentos cargados de partículas
Autores: Weaver, Dustin Steven; Mikovi, Sanja
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
2023
Un análisis de CFD-DEM con agrupamiento grueso para flujos de chorro turbulentos cargados de partículas
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Mecánica
Palabras clave
Simulaciones
Flujo de chorro aire-sólido cargado de partículas
CFD-DEM
Agrupamiento
Estudios experimentales
Números de Reynolds
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 1
Citaciones: Sin citaciones
Este artículo presenta los resultados de simulaciones de flujo de chorro de aire-sólido cargado de partículas en tubos rectos largos utilizando CFD-DEM, junto con un análisis de la agregación. Aunque estudios previos han utilizado CFD-DEM para flujos similares, estos han sido típicamente en un régimen de flujo diluido donde se pueden usar simulaciones desacopladas de manera efectiva. Sin embargo, las simulaciones completamente acopladas pueden introducir problemas, lo que requiere estudios de validación para asegurar que todos los parámetros de acoplamiento se utilicen de manera efectiva y que la física esté representada con precisión. Este artículo validó las simulaciones contra dos estudios experimentales diferentes, con números de Reynolds del fluido entre 10,000 y 40,000 y números de Stokes entre 5.6 y 50. Curiosamente, los perfiles de la velocidad media de las partículas mostraron menos discrepancias a medida que aumentaba el número de Stokes, pero más discrepancias para la velocidad cuadrática media en comparación con los experimentos. El flujo de número de partículas fue consistente con los experimentos después de la salida de la boquilla. La agregación también se aplicó a las mismas simulaciones, logrando resultados relativamente precisos. Sin embargo, como era de esperar, no se pudo lograr la escalabilidad de las frecuencias de colisión de contacto, fuerzas y tensiones, lo que significa que la agregación puede ser útil para comparar diseños o parámetros operativos a escala industrial, pero no es suficiente al medir la disipación total de energía de un experimento.
Descripción
Este artículo presenta los resultados de simulaciones de flujo de chorro de aire-sólido cargado de partículas en tubos rectos largos utilizando CFD-DEM, junto con un análisis de la agregación. Aunque estudios previos han utilizado CFD-DEM para flujos similares, estos han sido típicamente en un régimen de flujo diluido donde se pueden usar simulaciones desacopladas de manera efectiva. Sin embargo, las simulaciones completamente acopladas pueden introducir problemas, lo que requiere estudios de validación para asegurar que todos los parámetros de acoplamiento se utilicen de manera efectiva y que la física esté representada con precisión. Este artículo validó las simulaciones contra dos estudios experimentales diferentes, con números de Reynolds del fluido entre 10,000 y 40,000 y números de Stokes entre 5.6 y 50. Curiosamente, los perfiles de la velocidad media de las partículas mostraron menos discrepancias a medida que aumentaba el número de Stokes, pero más discrepancias para la velocidad cuadrática media en comparación con los experimentos. El flujo de número de partículas fue consistente con los experimentos después de la salida de la boquilla. La agregación también se aplicó a las mismas simulaciones, logrando resultados relativamente precisos. Sin embargo, como era de esperar, no se pudo lograr la escalabilidad de las frecuencias de colisión de contacto, fuerzas y tensiones, lo que significa que la agregación puede ser útil para comparar diseños o parámetros operativos a escala industrial, pero no es suficiente al medir la disipación total de energía de un experimento.