Investigación Numérica y Experimental del Flujo Tridimensional en Filtros de Canister Protectores Combinados
Autores: Sedlá, Milan; Krátký, Tomá; Langer, Jií
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2022
Acceso abierto
Artículo científico
2022
Investigación Numérica y Experimental del Flujo Tridimensional en Filtros de Canister Protectores Combinados
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Mecánica
Palabras clave
Numérico
Experimental
Flujo
Filtros protectores
Pliegues
Mallas computacionales
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
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Este trabajo trata sobre la investigación numérica y experimental del flujo en los filtros protectores que combinan pliegues fibrosos y cartuchos absorbentes. El flujo a través de la geometría 3D completa de todas las partes de los filtros, incluida la geometría compleja de los pliegues, se modela numéricamente utilizando mallas computacionales de alta calidad. El relleno absorbente, los separadores textiles, así como el material de los pliegues de filtración se modelan como medios porosos con los coeficientes de la ecuación cuadrática de Forchheimer derivados de los experimentos en el laboratorio ubicado en el Instituto de Investigación y Desarrollo SIGMA. Se ha llevado a cabo un análisis CFD integral utilizando el paquete ANSYS CFX con el modelo de turbulencia SST, que combina las ventajas de los modelos de turbulencia de alto y bajo número de Reynolds. La descripción completamente paramétrica de los pliegues permite la generación de mallas computacionales estructuradas de alta calidad para una amplia gama de alturas y anchos de pliegues y utilizar el proceso de optimización de forma numérica. Las simulaciones numéricas muestran una muy buena concordancia entre la caída de presión calculada y medida para todas las variantes de la geometría compleja del filtro combinado. Para simular una aplicación real del filtro protector, se han realizado simulaciones no estacionarias que siguen el patrón de respiración humana con un caudal correspondiente a la actividad humana aumentada.
Descripción
Este trabajo trata sobre la investigación numérica y experimental del flujo en los filtros protectores que combinan pliegues fibrosos y cartuchos absorbentes. El flujo a través de la geometría 3D completa de todas las partes de los filtros, incluida la geometría compleja de los pliegues, se modela numéricamente utilizando mallas computacionales de alta calidad. El relleno absorbente, los separadores textiles, así como el material de los pliegues de filtración se modelan como medios porosos con los coeficientes de la ecuación cuadrática de Forchheimer derivados de los experimentos en el laboratorio ubicado en el Instituto de Investigación y Desarrollo SIGMA. Se ha llevado a cabo un análisis CFD integral utilizando el paquete ANSYS CFX con el modelo de turbulencia SST, que combina las ventajas de los modelos de turbulencia de alto y bajo número de Reynolds. La descripción completamente paramétrica de los pliegues permite la generación de mallas computacionales estructuradas de alta calidad para una amplia gama de alturas y anchos de pliegues y utilizar el proceso de optimización de forma numérica. Las simulaciones numéricas muestran una muy buena concordancia entre la caída de presión calculada y medida para todas las variantes de la geometría compleja del filtro combinado. Para simular una aplicación real del filtro protector, se han realizado simulaciones no estacionarias que siguen el patrón de respiración humana con un caudal correspondiente a la actividad humana aumentada.