Hidrodinámica de columnas de burbujas: turbulencia y modelo de balance poblacional
Autores: Braga Vieira, Camila; Litrico, Giuliana; Askari, Ehsan; Lemieux, Gabriel; Proulx, Pierre
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2018
Acceso abierto
Artículo científico
2018
Hidrodinámica de columnas de burbujas: turbulencia y modelo de balance poblacional
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Química
Palabras clave
Análisis numérico
Hidrodinámica
Columna de burbujas
Fuerzas interfaciales
Turbulencia
Velocidad del gas
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 17
Citaciones: Sin citaciones
Este documento presenta un análisis numérico en profundidad sobre la hidrodinámica de una columna de burbujas. Al igual que en trabajos anteriores sobre el tema, el enfoque aquí está en tres parámetros importantes que caracterizan el flujo: fuerzas interfaciales, turbulencia y velocidad superficial de entrada del gas (UG). La distribución del tamaño de las burbujas se tiene en cuenta mediante el uso del modelo de Método de Cuadratura de Momentos (QMOM) en un enfoque de dos fases Euler-Euler utilizando el código de Dinámica de Fluidos Computacional (CFD) de código abierto OpenFOAM (Operación y Manipulación de Campo Abierto). Las fuerzas interfaciales consideradas en todas las simulaciones presentadas aquí son la resistencia, la elevación y la masa virtual. Para el análisis de turbulencia en la fase de agua, se examinan tres versiones del modelo de turbulencia k- de Reynolds Promediado (RANS): a saber, las variantes estándar, modificada y de mezcla. La fuerza de elevación resulta ser de gran importancia para una predicción confiable de los perfiles de fracción de volumen de gas para todas las velocidades de gas (superficiales) probadas. En cuanto a la turbulencia, se observa que el modelo de mezcla k- proporciona valores más altos de la tasa de disipación de energía cinética turbulenta en comparación con los otros modelos, y esto afecta claramente la predicción de la fracción de volumen de gas en la región de volumen y la distribución del tamaño de las burbujas. En general, el modelo k- modificado demuestra ser un buen compromiso entre la simplicidad del modelado y la precisión en el estudio de columnas de burbujas del tipo emprendido aquí.
Descripción
Este documento presenta un análisis numérico en profundidad sobre la hidrodinámica de una columna de burbujas. Al igual que en trabajos anteriores sobre el tema, el enfoque aquí está en tres parámetros importantes que caracterizan el flujo: fuerzas interfaciales, turbulencia y velocidad superficial de entrada del gas (UG). La distribución del tamaño de las burbujas se tiene en cuenta mediante el uso del modelo de Método de Cuadratura de Momentos (QMOM) en un enfoque de dos fases Euler-Euler utilizando el código de Dinámica de Fluidos Computacional (CFD) de código abierto OpenFOAM (Operación y Manipulación de Campo Abierto). Las fuerzas interfaciales consideradas en todas las simulaciones presentadas aquí son la resistencia, la elevación y la masa virtual. Para el análisis de turbulencia en la fase de agua, se examinan tres versiones del modelo de turbulencia k- de Reynolds Promediado (RANS): a saber, las variantes estándar, modificada y de mezcla. La fuerza de elevación resulta ser de gran importancia para una predicción confiable de los perfiles de fracción de volumen de gas para todas las velocidades de gas (superficiales) probadas. En cuanto a la turbulencia, se observa que el modelo de mezcla k- proporciona valores más altos de la tasa de disipación de energía cinética turbulenta en comparación con los otros modelos, y esto afecta claramente la predicción de la fracción de volumen de gas en la región de volumen y la distribución del tamaño de las burbujas. En general, el modelo k- modificado demuestra ser un buen compromiso entre la simplicidad del modelado y la precisión en el estudio de columnas de burbujas del tipo emprendido aquí.