Simulación de bajo costo que resuelve eddies en el campo cercano de un chorro anular en remolino para aplicaciones de secado por pulverización
Autores: Gutiérrez Suárez, Jairo Andrés; Gómez Mejía, Alexánder; Galeano Urueña, Carlos Humberto
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2021
Acceso abierto
Artículo científico
2021
Simulación de bajo costo que resuelve eddies en el campo cercano de un chorro anular en remolino para aplicaciones de secado por pulverización
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Química
Palabras clave
Secado por atomización
Chorros anulares en espiral
Características del flujo
Modelos de turbulencia
Aplicabilidad industrial
Costo computacional
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 15
Citaciones: Sin citaciones
La atomización por spray es una de las muchas aplicaciones industriales que utilizan chorros anulares en espiral. Para esta aplicación en particular, las características del flujo en el campo cercano del chorro son fundamentales para obtener productos secos de alta calidad. En este artículo, se estudia numéricamente una configuración de chorro anular en espiral utilizando tres métodos de turbulencia de resolución de vórtices de bajo costo: simulación de vórtices desprendidos (DES), DES retrasada (DDES) y simulación adaptativa a la escala (SAS). Para centrarse en la aplicabilidad industrial, se utilizan mallas muy gruesas. El rendimiento individual de estos modelos se evalúa a través de una comparación con mediciones de anemometría láser Doppler (LDA) y datos de simulación de grandes vórtices (LES) de estudios disponibles. Los resultados muestran que los tres modelos de turbulencia son adecuados para realizar simulaciones industriales rentables, capaces de reproducir los resultados de LES de velocidades medias y estadísticas de turbulencia de primer orden a una fracción del costo computacional. Las diferencias en los resultados de los modelos evaluados fueron menores; sin embargo, la simulación con DDES aún proporcionó una mejor reproducción de los resultados experimentales, especialmente en el campo muy cercano del chorro, ya que impuso un comportamiento RANS cerca de las paredes de entrada y una mejor transición de escalas modeladas a escalas resueltas.
Descripción
La atomización por spray es una de las muchas aplicaciones industriales que utilizan chorros anulares en espiral. Para esta aplicación en particular, las características del flujo en el campo cercano del chorro son fundamentales para obtener productos secos de alta calidad. En este artículo, se estudia numéricamente una configuración de chorro anular en espiral utilizando tres métodos de turbulencia de resolución de vórtices de bajo costo: simulación de vórtices desprendidos (DES), DES retrasada (DDES) y simulación adaptativa a la escala (SAS). Para centrarse en la aplicabilidad industrial, se utilizan mallas muy gruesas. El rendimiento individual de estos modelos se evalúa a través de una comparación con mediciones de anemometría láser Doppler (LDA) y datos de simulación de grandes vórtices (LES) de estudios disponibles. Los resultados muestran que los tres modelos de turbulencia son adecuados para realizar simulaciones industriales rentables, capaces de reproducir los resultados de LES de velocidades medias y estadísticas de turbulencia de primer orden a una fracción del costo computacional. Las diferencias en los resultados de los modelos evaluados fueron menores; sin embargo, la simulación con DDES aún proporcionó una mejor reproducción de los resultados experimentales, especialmente en el campo muy cercano del chorro, ya que impuso un comportamiento RANS cerca de las paredes de entrada y una mejor transición de escalas modeladas a escalas resueltas.