ارزيابي تجربي و شبيه سازي عددي جريان دو فاز گاز-مايع در ورودي جداساز جريان محوري

كارشناسي ارشد

جداسازهاي سيكلوني جريان محوري با ورودي و خروجي پيچ دار نوع خاصي از جداسازهاي جريان هاي چند فاز هستند كه امروزه مورد توجه بيشتري قرار گرفته اند. ناحيه ورودي جداساز سيكلوني جريان محوري شامل لوله اي افقي با طول مشخص و در ادامه آن يك مبدل كاهنده سطح مقطع جريان، تاثير بسزايي در عملكرد و راندمان اين جداسازها دارد. از اين رو در پژوهش حاضر به مطالعه تجربي و عددي جريان دو-فاز گاز مايع در ناحيه ورودي پرداخته شده است. در اين راستا با به كارگيري مدل هاي هيبريد و حجم سيال، شبيه¬سازي عددي الگوهاي مختلف جريان در لوله اي به قطر 44 ميلي متر وطول 6 متر انجام شد و با نتايج آزمايش¬هاي تجربي مورد ارزيابي واقع شدند. نتايج نشان داد كه مدل هيبريد از توانايي قابل ملاحظه اي جهت پيش بيني الگوهاي جريان دو-فاز گاز مايع برخوردار مي باشد. همچنين اين مدل در تعيين ميزان افت فشار در تمامي الگوهاي جريان به مراتب نتايج مطلوب تري را در مقايسه با شيوه حجم سيال ارائه نمود. ارزيابي سرعت هاي انتقال اسلاگ و پلاگ بدست آمده از شبيه سازي عددي با مقادير تجربي نشان داد كه نتايج روش هيبريد از اعتبار قابل قبولي برخوردار است.لازم به ذكر است علي رغم رجحان بي شائبه شيوه حلگر هيبريدي، در اين مدل زمان شبيه سازي نسبت به مدل حجم سيال در حدود 15 برابر افزايش مي يابد. با توجه به اهميت جريان اسلاگ نسبت به ساير الگوها، در ادامه پژوهش حاضر به بررسي عددي و تجربي جريان اسلاگ در گذر از يك مبدل كاهنده سطح مقطع از قطر 44 به قطر 30 ميلي متر جريان پرداخته شد. با به كار گيري ابزار تبديل فوريه و پردازش سيگنال و همچنين دوربين هاي سرعت بالا، مطالعه تجربي-آماري مشخصه هاي مهم جريان اسلاگ قبل از مبدل انجام شد. با توجه به مشخصه هاي بدست آمده، شرط مرزي ورودي مشابه جريان اسلاگ توليد و در شبيه¬سازي هاي عددي به كار گرفته شد. نتايج شبيه سازي ها نشان داد كه جريان اسلاگ منظم با يك فركانس مشخص، بعد از عبور از مبدل با شكل گيري فركانس هاي بالاتر، نظم خود را از دست داده و تغييراتي در الگوي جريان ايجاد مي شود. يكي از دلايل اين تغيير در الگوي جريان، شكل گيري شبه اسلاگ ها و اسلاگ هاي كوچك در ناحيه بعد مبدل، در اثر كاهش سطح مقطع مي باشد كه توسط ارزيابي هاي تجربي نيز صحه گذاري شد.

193627

دانشگاه علم و صنعت ايران

تبديل انرژي

دكتر نوري - دكتر اخلاقي