مهندسی مکانیک مدرس

مهندسی مکانیک مدرس

شبیه‌سازی عددی و بررسی آزمایشگاهی الگوهای جریان دو فازی آب- هوا در کانال‌های افقی ریب‌دار

نویسندگان
1 دانشیار دانشگاه تربیت مدرس
2 دانشجو
چکیده
در این مقاله جریان دوفازی هوا-آب در کانال افقی ریب‌دار، بطور تجربی و عددی بررسی شده‌است. مطالعات تجربی در آزمایشگاه جریان چندفازی دانشگاه تربیت مدرس و شبیه‌سازی عددی با استفاده از مدل حجم سیال انجام شده‌است. به منظور بررسی تاثیر ریب‌ها بر رژیم‌های جریان، ریب‌هایی با عرض و گام‌های مختلف، روی دیواره‌های جانبی کانال تعبیه و نقشه رژیم‌های جریان ترسیم شده‌است. با توجه به بحرانی بودن رژیم اسلاگ در کانال‌های طولانی، جزئیات آن در کانال‌های صاف و ریب‌دار بررسی شده‌است. طبق مشاهدات تجربی، در کانال ریب‌دار رژیم لایه‌ای اتفاق نمی‌افتد. ریب‌گذاری محدودۀ رژیم اسلاگ در نقشۀ جریان را بطور قابل توجهی کاهش می‌دهد. مقایسۀ نتایج عددی و تجربی رژیم‌های مختلف جریان در سرعت‌های مشابه نشان می‌دهد که حلگر بکار رفته در پیش‌بینی رژیم‌های مختلف جریان دوفازی توانمند است. از مقایسۀ دو کانال ریب‌دار مشخص شد که اولین اسلاگ در کانال با ریب‌های کوچک در فاصلۀ دورتر و زمان طولانی‌تر نسبت به ریب بزرگ تشکیل می‌شود. همچنین نتایج عددی و مشاهدات تجربی نشان می‌دهد، ریب‌دار کردن کانال در محدودۀ سرعت‌های کارکرد منجر به اسلاگ در کانال صاف، محدوده تشکیل اسلاگ را کوچک می کند اما در محدودۀ سرعت‌های منجر به اسلاگ در کانال ریب‌دار، شرایط تغییر رژیم به جریان اسلاگ تسهیل می‌شود که به نفع بهره بردار نخواهد بود.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

Numerical Simulation and Experimental Investigation of the Air-Water Two-Phase Flow Patterns inside a Ribbed Horizontal Duct

نویسندگان English

mohamadreza ansari 1
Sahar Jafari 2
Reza Gheisari 2
Poyan Adibi 2
1 -
چکیده English

In this paper, two-phase air–water flow was investigated experimentally and simulated numerically using VOF method. The tests are conducted in Multiphase Flow Lab. of Tarbiat Modares University. In order to evaluate the rib effect on flow regimes, experimental investigation was conducted with ribs of different width and pitch where assembled on front and back side walls (side walls) of the duct during different test runs. The rib width and pitch were held constant during each test. The experimental work considered for different regimes of wavy, plug and slug which generated in the ducts with and without rib applying various phase velocities. The effects of using ribs on regime boundaries are presented in the flow diagrams and discussed in details. Compared to the smooth duct, the ribbed duct affects the different regime boundary positions noticeabily. The results showed that in the duct with small sizes ribs, the first slug initiates at longer time and distance in compare to the duct equipped with bigger size ribs. The results show that for normal operational flow velocities, the ribbed duct decreases the slug area on flow diagram map in compare to smooth duct. However, ribs facilitate the slug regime initiation for phase velocities in accordance with slug generation, which is not benefit of operational condition.

کلیدواژه‌ها English

two-phase flow
Flow regime
Ribbed rectangular duct
Numerical simulation