Modelado de Dinámica de Fluidos Computacional de Columnas de Burbuja de Dos Fases: Una Revisión Exhaustiva
Autores: Besagni, Giorgio; Varallo, Nicolò; Mereu, Riccardo
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
2023
Modelado de Dinámica de Fluidos Computacional de Columnas de Burbuja de Dos Fases: Una Revisión Exhaustiva
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Mecánica
Palabras clave
Columnas de burbujas
Dinámica de fluidos computacional
Flujos multifásicos
Enfoques de modelado
Modelo de balance poblacional
Predicciones numéricas
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
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Citaciones: Sin citaciones
Las columnas de burbujas se utilizan en muchas aplicaciones industriales diferentes, y su diseño y caracterización siempre han sido muy complejos. En los últimos años, el uso de la Dinámica de Fluidos Computacional (CFD) se ha vuelto muy popular en el campo de los flujos multifásicos, con el objetivo final de desarrollar una herramienta predictiva que pueda rastrear los complejos fenómenos dinámicos que ocurren en este tipo de reactores. Por esta razón, presentamos una revisión detallada de la literatura sobre la simulación numérica de columnas de burbujas de dos fases. Primero, después de una breve introducción a la tecnología de columnas de burbujas y los regímenes de flujo, discutimos los enfoques de modelado de vanguardia, presentando los modelos que describen el intercambio de momento entre las fases (es decir, arrastre, elevación, dispersión turbulenta, lubricación de paredes y fuerzas de masa virtual), la Turbulencia Inducida por Burbujas (BIT) y la coalescencia y ruptura de burbujas, junto con una visión general del Modelo de Balance Poblacional (PBM). En segundo lugar, presentamos diferentes estudios numéricos de la literatura que destacan diferentes configuraciones de modelos, niveles de rendimiento y limitaciones. Además, proporcionamos los errores entre las predicciones numéricas y los resultados experimentales en relación con las propiedades de flujo globales (retención de gas) y locales (fracción de vacío y velocidad del líquido). Finalmente, esbozamos los principales problemas que deben resolverse en estudios futuros.
Descripción
Las columnas de burbujas se utilizan en muchas aplicaciones industriales diferentes, y su diseño y caracterización siempre han sido muy complejos. En los últimos años, el uso de la Dinámica de Fluidos Computacional (CFD) se ha vuelto muy popular en el campo de los flujos multifásicos, con el objetivo final de desarrollar una herramienta predictiva que pueda rastrear los complejos fenómenos dinámicos que ocurren en este tipo de reactores. Por esta razón, presentamos una revisión detallada de la literatura sobre la simulación numérica de columnas de burbujas de dos fases. Primero, después de una breve introducción a la tecnología de columnas de burbujas y los regímenes de flujo, discutimos los enfoques de modelado de vanguardia, presentando los modelos que describen el intercambio de momento entre las fases (es decir, arrastre, elevación, dispersión turbulenta, lubricación de paredes y fuerzas de masa virtual), la Turbulencia Inducida por Burbujas (BIT) y la coalescencia y ruptura de burbujas, junto con una visión general del Modelo de Balance Poblacional (PBM). En segundo lugar, presentamos diferentes estudios numéricos de la literatura que destacan diferentes configuraciones de modelos, niveles de rendimiento y limitaciones. Además, proporcionamos los errores entre las predicciones numéricas y los resultados experimentales en relación con las propiedades de flujo globales (retención de gas) y locales (fracción de vacío y velocidad del líquido). Finalmente, esbozamos los principales problemas que deben resolverse en estudios futuros.