Simulación de Grandes Remolinos de un Hidrociclón con un Núcleo de Aire Usando Modelos de Dos Fluidos y Volumen de Fluido
Autores: Fayed, Hassan; Bukhari, Mustafa; Ragab, Saad
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2021
Acceso abierto
Artículo científico
2021
Simulación de Grandes Remolinos de un Hidrociclón con un Núcleo de Aire Usando Modelos de Dos Fluidos y Volumen de Fluido
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Mecánica
Palabras clave
Simulaciones de grandes remolinos
Flujo bifásico
Hidrociclón
Modelos
Resoluciones de malla
Estructuras de turbulencia
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
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Citaciones: Sin citaciones
Se han realizado simulaciones de grandes remolinos para el flujo bifásico (agua y aire) en un hidrociclón utilizando modelos de Dos Fluidos (Euler-Euler) y Volumen de Fluido (VOF). Las tensiones subrejilla se modelan utilizando un modelo de viscosidad de remolino dinámica, y los resultados se comparan con los obtenidos mediante el modelo de Smagorinsky. Se han investigado a fondo los efectos de las resoluciones de la malla en el flujo medio y las estadísticas de turbulencia. Se han utilizado cinco mallas estructuradas de 0.72, 1.47, 2.4, 3.81 y 7.38 millones de elementos para las simulaciones del hidrociclón de 75 mm de Hsieh. Los perfiles de velocidad media y las tensiones normales de Reynolds se han comparado con datos experimentales. Los resultados del modelo de dos fluidos están en buen acuerdo con los del modelo VOF. Se necesita una malla fina en las direcciones axial y radial para capturar la estructura vórtice turbulenta. Las estructuras de turbulencia en el hidrociclón están dominadas por vórtices helicoidales alrededor del núcleo de aire. Se analizan los espectros de energía en diferentes puntos del hidrociclón, y se identifican regiones de baja energía cinética turbulenta, atribuyéndolas a los efectos estabilizadores del componente de velocidad de remolino.
Descripción
Se han realizado simulaciones de grandes remolinos para el flujo bifásico (agua y aire) en un hidrociclón utilizando modelos de Dos Fluidos (Euler-Euler) y Volumen de Fluido (VOF). Las tensiones subrejilla se modelan utilizando un modelo de viscosidad de remolino dinámica, y los resultados se comparan con los obtenidos mediante el modelo de Smagorinsky. Se han investigado a fondo los efectos de las resoluciones de la malla en el flujo medio y las estadísticas de turbulencia. Se han utilizado cinco mallas estructuradas de 0.72, 1.47, 2.4, 3.81 y 7.38 millones de elementos para las simulaciones del hidrociclón de 75 mm de Hsieh. Los perfiles de velocidad media y las tensiones normales de Reynolds se han comparado con datos experimentales. Los resultados del modelo de dos fluidos están en buen acuerdo con los del modelo VOF. Se necesita una malla fina en las direcciones axial y radial para capturar la estructura vórtice turbulenta. Las estructuras de turbulencia en el hidrociclón están dominadas por vórtices helicoidales alrededor del núcleo de aire. Se analizan los espectros de energía en diferentes puntos del hidrociclón, y se identifican regiones de baja energía cinética turbulenta, atribuyéndolas a los efectos estabilizadores del componente de velocidad de remolino.