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Modelado de flujo burbujeante utilizando el solucionador CFD-PBM en OpenFOAM: estudio de modelos de balance de población local y aplicaciones del método de momentos de cuadratura extendido

Autores: Askari, Ehsan; Proulx, Pierre; Passalacqua, Alberto

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2018

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Acceso abierto

Artículo científico
2018

Modelado de flujo burbujeante utilizando el solucionador CFD-PBM en OpenFOAM: estudio de modelos de balance de población local y aplicaciones del método de momentos de cuadratura extendido


Categoría

Ingeniería y Tecnología

Subcategoría

Ingeniería Química

Palabras clave

Optimizar
Diseñar
Reactores de flujo burbujeante
Comportamiento de burbujas
Distribución del tamaño de burbujas
Modelo de Balance Poblacional

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 21

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
Para optimizar y diseñar nuevos reactores de flujo burbujeante, es necesario predecir el comportamiento y las propiedades de las burbujas con respecto al tiempo y la ubicación. En los flujos gas-líquido, se observa fácilmente que los tamaños de las burbujas pueden variar ampliamente. La distribución del tamaño de las burbujas está relativamente bien definida, y las burbujas ascienden de manera uniforme en un flujo homogéneo; sin embargo, las burbujas se agregan y se forman burbujas grandes rápidamente en un flujo heterogéneo. Para ayudar en el análisis de estos sistemas, el volumen, tamaño y otras propiedades de las burbujas dispersas se pueden describir matemáticamente mediante funciones de distribución. Por lo tanto, se requiere una herramienta de modelado matemático llamada Modelo de Balance Poblacional (PBM) para predecir las funciones de distribución del movimiento de las burbujas y la variación de sus propiedades. En el presente artículo, se modelan dos columnas de burbujas rectangulares y un reactor de electrólisis de agua utilizando el paquete de Dinámica de Fluidos Computacional (CFD) de código abierto OpenFOAM. Además, se describen, implementan y comparan el Método de Clases (CM) y el Método de Momentos Basado en Cuadraturas (QBMM) utilizando el solucionador CFD-PBM desarrollado. Estas herramientas PBM se aplican en dos casos de flujo burbujeante: columnas de burbujas (utilizando un enfoque de dos fases Euleriano-Euleriano para predecir el flujo) y un reactor de electrólisis de agua (utilizando un enfoque de una fase para predecir el flujo). Los resultados numéricos se comparan con datos medidos disponibles en la literatura científica. Se observa que el Método de Cuadratura Extendida de Momentos (EQMOM) conduce a una ligera mejora en la predicción de las mediciones experimentales y proporciona una reconstrucción continua de la Función de Densidad de Número (NDF), lo cual es útil en el modelado de electrodos de evolución de gas en el reactor de electrólisis de agua.

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