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Simulación del Desprendimiento de la Estructura de Material Particulado de las Superficies de Filtros de Flujo de Pared para Velocidades Elevadas Aplicando Métodos de Lattice Boltzmann

Autores: Hafen, Nicolas; Marquardt, Jan E.; Dittler, Achim; Krause, Mathias J.

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2023

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Acceso abierto

Artículo científico
2023

Simulación del Desprendimiento de la Estructura de Material Particulado de las Superficies de Filtros de Flujo de Pared para Velocidades Elevadas Aplicando Métodos de Lattice Boltzmann


Categoría

Ingeniería y Tecnología

Subcategoría

Ingeniería Mecánica

Palabras clave

Formación
Patrones de deposición
Caída de presión
Capacidad de carga
Eficiencia de separación
Eventos de reorganización

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 1

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
Los eventos de reorganización en filtros de flujo de pared conducen a la formación de patrones de deposición específicos, que afectan la caída de presión de un filtro, su capacidad de carga y la eficiencia de separación. No existe una formulación universal y consistente de las causas probables y los factores de influencia, y faltan modelos de cálculo apropiados que permitan una cuantificación de los respectivos factores de influencia. En este trabajo, se aplica un método de Boltzmann en red previamente desarrollado, que se ha utilizado con velocidades de entrada de hasta 2 m/s, a velocidades elevadas de hasta 60 m/s. Se investigan el flujo libre de partículas, un fragmento de capa única y una capa de deposición durante la ruptura como tres escenarios diferentes. Uno de los objetivos de este trabajo es una cuantificación integral de la estabilidad y precisión de los flujos tanto libres de partículas como que incluyen partículas, considerando fragmentos de capa de deposición estáticos e impermeables. Un segundo objetivo es la determinación de las fuerzas superficiales hidrodinámicas y la deducción de la probabilidad de desprendimiento local de fragmentos individuales de la capa. Se puede demostrar una estabilidad y precisión satisfactorias para la velocidad del fluido, la presión del fluido y las fuerzas hidrodinámicas. Al considerar fragmentos de capa, el dominio de parámetros resulta estar limitado a velocidades de entrada de 28 m/s. Se muestra que el desprendimiento de fragmentos ocurre más bien de manera consecutiva y se identifican regiones de posible no desprendimiento. El trabajo contribuye a la comprensión de los eventos de reorganización y las respectivas predicciones de patrones de deposición y permite optimizaciones potenciales en el rendimiento del motor, el consumo de combustible y la vida útil de los filtros de flujo de pared.

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