Simulación numérica de las características de flujo bifásico gas-líquido de una bomba centrífuga basada en CFD-PBM
Autores: Zhang, Fan; Zhu, Lufeng; Chen, Ke; Yan, Weicheng; Appiah, Desmond; Hu, Bo
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2020
Acceso abierto
Artículo científico
2020
Simulación numérica de las características de flujo bifásico gas-líquido de una bomba centrífuga basada en CFD-PBM
Categoría
Matemáticas
Subcategoría
Matemáticas generales
Palabras clave
Dinámica de fluidos computacional
Modelo de balance de población
Distribución de gas
Distribución de burbujas
Tasa de coalescencia
Tasa de fragmentación
Licencia
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Consultas: 36
Citaciones: Sin citaciones
Este trabajo busca aplicar el modelo de equilibrio de poblaciones de dinámica de fluidos computacional (CFD-PBM) para investigar la distribución de gas y el mecanismo de flujo en el flujo de dos fases gas-líquido de una bomba centrífuga. Los hallazgos muestran que la simulación numérica captura con precisión las características de distribución de burbujas en el proceso de coalescencia y evolución de la ruptura. Además, al comparar el CFD-PBM con el Doble Euler, la altura hidráulica de la bomba es similar, pero la eficiencia utilizando el Doble Euler es mucho mayor, incluso cercana a la de una sola fase. Esto contrasta con investigaciones experimentales previas. Luego, el flujo inestable generalmente condujo a la formación de burbujas con diámetros más grandes, especialmente donde existían vórtices. Además, la interacción rotor-estator fue una de las principales razones de la formación de burbujas. En general, se observó que la tasa de coalescencia era mayor que la tasa de ruptura; por lo tanto, la tasa de coalescencia disminuyó hasta igualar la tasa de ruptura. Posteriormente, el diámetro promedio de la burbuja en cada parte tendió a estabilizarse durante el proceso de evolución de la burbuja. Finalmente, el diámetro promedio de las burbujas parecía aumentar desde la entrada hasta la salida. Los resultados de este estudio no solo pueden mejorar la teoría de flujo interno de dos fases gas-líquido de las bombas centrífugas, sino que también pueden servir como referencia para la optimización de la operación confiable de bombas hidráulicas bajo condiciones de flujo de dos fases gas-líquido.
Descripción
Este trabajo busca aplicar el modelo de equilibrio de poblaciones de dinámica de fluidos computacional (CFD-PBM) para investigar la distribución de gas y el mecanismo de flujo en el flujo de dos fases gas-líquido de una bomba centrífuga. Los hallazgos muestran que la simulación numérica captura con precisión las características de distribución de burbujas en el proceso de coalescencia y evolución de la ruptura. Además, al comparar el CFD-PBM con el Doble Euler, la altura hidráulica de la bomba es similar, pero la eficiencia utilizando el Doble Euler es mucho mayor, incluso cercana a la de una sola fase. Esto contrasta con investigaciones experimentales previas. Luego, el flujo inestable generalmente condujo a la formación de burbujas con diámetros más grandes, especialmente donde existían vórtices. Además, la interacción rotor-estator fue una de las principales razones de la formación de burbujas. En general, se observó que la tasa de coalescencia era mayor que la tasa de ruptura; por lo tanto, la tasa de coalescencia disminuyó hasta igualar la tasa de ruptura. Posteriormente, el diámetro promedio de la burbuja en cada parte tendió a estabilizarse durante el proceso de evolución de la burbuja. Finalmente, el diámetro promedio de las burbujas parecía aumentar desde la entrada hasta la salida. Los resultados de este estudio no solo pueden mejorar la teoría de flujo interno de dos fases gas-líquido de las bombas centrífugas, sino que también pueden servir como referencia para la optimización de la operación confiable de bombas hidráulicas bajo condiciones de flujo de dos fases gas-líquido.