Estudio CFD paramétrico de la geometría de la cámara de secado por pulverización: Parte I-Efectos en la dinámica del flujo de aire
Autores: Gutiérrez Suárez, Jairo Andrés; Galeano Urueña, Carlos Humberto; Gómez Mejía, Alexánder
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2025
Acceso abierto
Artículo científico
2025
Estudio CFD paramétrico de la geometría de la cámara de secado por pulverización: Parte I-Efectos en la dinámica del flujo de aire
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Química
Palabras clave
Dinámicas internas de flujo de aire
Ingeniería de secado por pulverización
Diseño de cámaras
Dinámica de fluidos computacional
Efectos paramétricos
Parámetros de diseño geométrico
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 30
Citaciones: Sin citaciones
La dinámica del flujo de aire interno juega un papel crucial en la ingeniería de secado por pulverización al gobernar el transporte de partículas y, en consecuencia, la calidad de los productos secos. Para esta aplicación, la dinámica del flujo de aire representa comportamientos a corto y largo plazo a través del chorro principal y las regiones de recirculación, y se ha relacionado, entre otros factores, con el diseño de la cámara de pulverización. Este estudio examina los efectos paramétricos de los principales parámetros de diseño geométrico sobre la dinámica del flujo de aire interno utilizando metodologías de Diseño de Experimentos (DOE) y simulaciones de Dinámica de Fluidos Computacional (CFD) en 3D. El modelo CFD adopta un enfoque rentable, incluyendo métodos de refinamiento de malla adaptativa (AMR), lo que permite ejecutar múltiples casos de simulación mientras se mantienen las capacidades de resolución de turbulencias. Los resultados proporcionan relaciones cuantitativas de respuesta a parámetros, ofreciendo información sobre el impacto de la geometría de la cámara en comportamientos complejos del flujo de aire. Entre los parámetros estudiados, la relación de aspecto de la cámara influye fuertemente en la intensidad de los flujos de recirculación externos. El remolino de entrada gobierna principalmente la estabilidad de los flujos centrales y recirculantes, mientras que la topología de la sección cónica-cilíndrica, junto con el número de Reynolds del chorro, afecta la colisión del flujo en las paredes, causada predominantemente por la precesión y reversión del chorro central. Esta metodología demuestra un potencial significativo para futuros estudios sobre el secado de partículas, equipos, escalado de procesos y configuraciones alternativas de cámaras en sistemas de secado por pulverización.
Descripción
La dinámica del flujo de aire interno juega un papel crucial en la ingeniería de secado por pulverización al gobernar el transporte de partículas y, en consecuencia, la calidad de los productos secos. Para esta aplicación, la dinámica del flujo de aire representa comportamientos a corto y largo plazo a través del chorro principal y las regiones de recirculación, y se ha relacionado, entre otros factores, con el diseño de la cámara de pulverización. Este estudio examina los efectos paramétricos de los principales parámetros de diseño geométrico sobre la dinámica del flujo de aire interno utilizando metodologías de Diseño de Experimentos (DOE) y simulaciones de Dinámica de Fluidos Computacional (CFD) en 3D. El modelo CFD adopta un enfoque rentable, incluyendo métodos de refinamiento de malla adaptativa (AMR), lo que permite ejecutar múltiples casos de simulación mientras se mantienen las capacidades de resolución de turbulencias. Los resultados proporcionan relaciones cuantitativas de respuesta a parámetros, ofreciendo información sobre el impacto de la geometría de la cámara en comportamientos complejos del flujo de aire. Entre los parámetros estudiados, la relación de aspecto de la cámara influye fuertemente en la intensidad de los flujos de recirculación externos. El remolino de entrada gobierna principalmente la estabilidad de los flujos centrales y recirculantes, mientras que la topología de la sección cónica-cilíndrica, junto con el número de Reynolds del chorro, afecta la colisión del flujo en las paredes, causada predominantemente por la precesión y reversión del chorro central. Esta metodología demuestra un potencial significativo para futuros estudios sobre el secado de partículas, equipos, escalado de procesos y configuraciones alternativas de cámaras en sistemas de secado por pulverización.