13143

13143

شبيه‌سازي CFD و مطالعه آزمايشگاهي الگويجريان در يك ستون حبابيبا استفاده از توموگرافي فراصوت

كارشناسي ارشد

شيمي - طراحي شبيه سازي و كنترل فرايندها

ارديبهشت ماه 1391

ارديبهشت ماه 1391

دكتر سيد حسن هاشم آبادي

چكيده ستونهاي حبابي در فرايندهاي مختلف صنعتي همچون راكتورها، برجهاي جذب و دفع بهكاربرده ميشود. همچنين جريانهاي دوفازي گاز-مايع درون خطوط لوله صنعتي و خطوط انتقال مواد نفتي رخ ميدهد. در چنين شرايطي، محدوديتهايي براي سنجش دقيق دبي جريان و پايش شرايط عملياتي به دليل عدم شناخت دقيق رژيم جريان وجود دارد كه در پاره اي موارد، ضررهاي هنگفتي بر صاحبان صنعت تحميل ميشود. از اين رو، محققين همواره با به كارگيري شيوههاي ديناميك سيالات محاسباتي و آزمايشگاهي تلاش كردهاند تا رژيم جريان، پارامترهاي هيدروديناميكي و ابزارهاي سنجش را بررسي كنند. البته به دليل محدوديتها و معايب سيستمهاي سنجش تداخلي، از جمله عدم كارايي در فشارهاي بالاي عملياتي، طي سالهاي اخير توجه ويژهاي به توسعه روشهاي خارجي غيرتداخلي شده است.در اين پايان نامه شبيه سازي دوبعديجريان جبابي با استفاده از مدل اولري و مدلهاي آشفتگي k-ε استاندارد و k-ε RNGدر دو حالت ورودي كاملا باز و ورودي توزيع گسترده گاز توسط نرم افزار فلوئنت در حالت ناپايا انجام گرفت. ابتدا استقلال نتايج از شبكهبررسي شد.افزايش مقدار نيروي برآ همراه با مدل آشفتگي k-ε استاندارد نتايج را بهبود ميبخشد. شبيهسازي با مدل آشفتگي k-ε RNG، منحني متقارنتري را نسبت به مدلk-ε استاندارد نشان داد كه نتايج آزمايشگاهي را تأييد ميكند. اثر اعمال نيروي برآ، موجب كاهش قابل ملاحظه بيشينه سرعت محوري گاز و مايع شده است و بهتر است با مدل آشفتگي k-ε RNG مقدار نيروي برآ كمتري نسبت به مدل آشفتگيk-ε استاندارد لحاظ نمود. اعمال نيروي جرم مجازي نيز بهبود خاصي را در نتايج ايجاد نكرد.بعلاوه، طراحي و ساخت سامانه آزمايشگاهي جريان دوفازي گاز-مايع به منظور مدل كردن رژيم هاي مختلف جريان و طراحي و توسعه سامانه نرم افزاري و سخت افزاري سنجش و تصويربرداري غيرتداخلي به روش توموگرافي فراصوت انجام گرفت تا بتوان از آن در اعتبارسنجي شبيه سازي انجام شده، استفاده نمود. اينسيستم،بخشهاي ميكروكنترلر، توليدكننده سيگنال، سوئيچ انتخاب حسگر ارسالكننده، تقويتكننده، مدار نگهدارنده و نمونهگيري داده، كارت اكتساب داده و كامپيوتر را شامل ميشود و براي توسعه نرمافزاري از نرم افزار ويژوال بيسيك استفاده شده است. واژه‌هاي كليدي:جريان حبابي, توموگرافي فراصوت, اعتبارسنجي، شبيه سازي CFD ، مدل