Численное исследование влияния геометрических характеристик вертикальной геликоидальной катушки на течение в ней пузырьковой жидкости
Х. Сафари, Р. Мусави
Иранский университет наук и технологий, Тегеран, Иран
saffari@iust.ac.ir
Ключевые слова: двухфазное турбулентное течение, модель Эйлера—Эйлера, численные методы гидродинамики, геликоидальная катушка
Страницы: 60-73
Аннотация
С использованием численных методов гидродинамики исследуется турбулентное течение однофазного и двухфазного (воздух — вода) потоков пузырьковой жидкости в вертикальной геликоидальной катушке. Изучено влияние диаметров трубки и спирали, шага спирали, числа Рейнольдса и объемной доли пузырьков на падение давления, коэффициент трения и характеристики потока. Для моделирования двухфазного потока используется модель Эйлера—Эйлера. Трехмерные уравнения неразрывности, законы сохранения количества движения и энергии интегрировались методом объемных конечных объемов. Для моделирования процессов турбулентности использовалась (κ–ε)–модель турбулентности. С помощью полунеявного метода интегрирования уравнений Навье—Стокса определены скорость и давление. Установлено, что вследствие наличия в геликоидальной катушке вторичных сил трение в ней существенно больше, чем в прямолинейной трубке, причем с увеличением кривизны и диаметра трубки оно увеличивается, а с увеличением диаметра спирали и объемной доли пузырьков уменьшается. Полученные результаты численных расчетов хорошо согласуются с известными результатами и экспериментальными данными. Из результатов численных расчетов следует, что вплоть до значения объемной доли пузырьков в общем объеме жидкости, равного 0,1, с увеличением диаметра трубки при постоянных диаметре и шаге спирали коэффициент трения увеличивается, в то время как с увеличением диаметра спирали он уменьшается. Показано, что с увеличением числа Рейнольдса коэффициент трения уменьшается, а объемная доля пузырьков увеличивается.
|
