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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

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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


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.

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