Validación de Submodelos AIAD para Modelado Numérico Avanzado de Flujos Horizontales de Dos Fases
Autores: Höhne, Thomas; Porombka, Paul; Moya Sáez, Senen
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2020
Acceso abierto
Artículo científico
2020
Validación de Submodelos AIAD para Modelado Numérico Avanzado de Flujos Horizontales de Dos Fases
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Mecánica
Palabras clave
Modelado
Flujos bifásicos
Modelo AIAD
Fuerza de arrastre
Parámetros de turbulencia
Flujos de superficie libre
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 1
Citaciones: Sin citaciones
En este trabajo, se investiga la modelización de flujos horizontales bifásicos dentro del enfoque de dos fluidos Euler-Euler. Se presenta una formulación modificada de las funciones de detección de morfología dentro del modelo de Densidad de Área Interfacial Algebraica (AIAD) en combinación con diferentes modelos para la fuerza de arrastre que actúa sobre una interfaz gas-líquido cortada. En el caso de flujos de superficie libre, esas leyes de cierre a menudo se basan en correlaciones experimentales cuya aplicabilidad está limitada a ciertos regímenes de flujo. Se investiga aquí si la implementación de las funciones de mezcla modificadas en ANSYS CFX evita esta limitación. La influencia de las nuevas funciones en la predicción de parámetros de turbulencia en flujos de superficie libre también se examina cuantitativamente para los modelos de turbulencia de dos ecuaciones k- y k-. Se realizaron simulaciones transitorias del experimento de flujo bifásico estratificado en contracorriente WENKA para validación. La predicción del patrón de flujo correcto, tal como se observó en el experimento, mejoró drásticamente cuando se incluyó un término de amortiguamiento de turbulencia en los modelos estándar de dos ecuaciones. Utilizando el modelo de turbulencia k- y un modelo de turbulencia k- modificado con términos de amortiguamiento cerca de la interfaz, se logró un mejor acuerdo con los datos experimentales. El mecanismo de detección de morfología de las funciones de mezcla unificadas dentro del AIAD se considera una mejora con respecto a la detección de interfaces agudas. Se logra un acuerdo cuantitativo satisfactorio para el arrastre de superficie libre modificado. Además, se demuestra que el amortiguamiento de turbulencia debe tenerse en cuenta en ambos modelos de turbulencia para reproducir cualitativamente el flujo medio y las cantidades de turbulencia del experimento.
Descripción
En este trabajo, se investiga la modelización de flujos horizontales bifásicos dentro del enfoque de dos fluidos Euler-Euler. Se presenta una formulación modificada de las funciones de detección de morfología dentro del modelo de Densidad de Área Interfacial Algebraica (AIAD) en combinación con diferentes modelos para la fuerza de arrastre que actúa sobre una interfaz gas-líquido cortada. En el caso de flujos de superficie libre, esas leyes de cierre a menudo se basan en correlaciones experimentales cuya aplicabilidad está limitada a ciertos regímenes de flujo. Se investiga aquí si la implementación de las funciones de mezcla modificadas en ANSYS CFX evita esta limitación. La influencia de las nuevas funciones en la predicción de parámetros de turbulencia en flujos de superficie libre también se examina cuantitativamente para los modelos de turbulencia de dos ecuaciones k- y k-. Se realizaron simulaciones transitorias del experimento de flujo bifásico estratificado en contracorriente WENKA para validación. La predicción del patrón de flujo correcto, tal como se observó en el experimento, mejoró drásticamente cuando se incluyó un término de amortiguamiento de turbulencia en los modelos estándar de dos ecuaciones. Utilizando el modelo de turbulencia k- y un modelo de turbulencia k- modificado con términos de amortiguamiento cerca de la interfaz, se logró un mejor acuerdo con los datos experimentales. El mecanismo de detección de morfología de las funciones de mezcla unificadas dentro del AIAD se considera una mejora con respecto a la detección de interfaces agudas. Se logra un acuerdo cuantitativo satisfactorio para el arrastre de superficie libre modificado. Además, se demuestra que el amortiguamiento de turbulencia debe tenerse en cuenta en ambos modelos de turbulencia para reproducir cualitativamente el flujo medio y las cantidades de turbulencia del experimento.