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Evaluación de los métodos RANS-DEM y LES-DEM en OpenFOAM para la simulación de flujos turbulentos cargados de partículas

Autores: Jaiswal, Atul; Bui, Minh Duc; Rutschmann, Peter

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2022

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Acceso abierto

Artículo científico
2022

Evaluación de los métodos RANS-DEM y LES-DEM en OpenFOAM para la simulación de flujos turbulentos cargados de partículas


Categoría

Ingeniería y Tecnología

Subcategoría

Ingeniería Mecánica

Palabras clave

Flujo turbulento cargado de partículas
Modelado CFD-DEM
Resolución
Eficiencia
Modelado de turbulencia

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 1

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
La modelización CFD-DEM del flujo turbulento cargado de partículas es un desafío en términos de la resolución CFD requerida y obtenida, los pesados cálculos DEM y las limitaciones del método. Aquí, evaluamos la eficiencia de un solucionador de seguimiento de partículas en OpenFOAM con enfoques RANS-DEM y LES-DEM bajo el marco CFD-DEM no resuelto. Además, investigamos aspectos del método CFD-DEM no resuelto en relación con el régimen de acoplamiento, la condición de contorno de partículas y la modelización de turbulencia. Aplicar acoplamiento unidireccional y bidireccional a nuestras simulaciones RANS-DEM demuestra que es suficiente incluir acoplamiento unidireccional cuando la concentración de partículas es pequeña (O ~ 10-5). Además, nuestro estudio sugiere un enfoque para estimar la condición de contorno de partículas en casos cuando los datos no están disponibles. En contraste con lo que se ha informado previamente para el caso adoptado, nuestros resultados RANS-DEM demuestran que los modelos de dispersión simples subestiman considerablemente la dispersión de partículas y la dispersión razonable de partículas observada anteriormente se debió a un error en la configuración numérica en lugar del modelo de dispersión utilizado que afirma incluir efectos de turbulencia en las trayectorias de las partículas. LES-DEM puede restringir el refinamiento extremo de la malla y, en tales escenarios, los modelos de turbulencia dinámica LES parecen superar el bajo rendimiento de los modelos de turbulencia estática LES. Los efectos de escala sub-grado no pueden ser ignorados al usar una resolución de malla gruesa en LES-DEM y deben ser recuperados con enfoques de modelización eficientes para predecir una dispersión precisa de partículas.

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