نام پژوهشگر: میثم خدادادی

بررسی حرکت حباب در سیال ساکن و مخزن همزن دار توسط دینامیک سیالات محاسباتی
پایان نامه وزارت علوم، تحقیقات و فناوری - دانشگاه صنعتی اصفهان - دانشکده مهندسی شیمی 1389
  میثم خدادادی   مسعود حق شناس فرد

در این پژوهش حرکت حباب در میدان جریان آرام و آشفته شبیه سازی شده است. همزمان با پیشرفت امکانات محاسباتی و به دلیل اهمیت سطح مشترک میان دو فاز و زمان ماند حباب در صنایع شیمیایی، بخصوص در موارد توام با انتقال جرم و حرارت، در طی دهه اخیر شبیه سازی حرکت حباب توجه بسیاری از محققین را به خود معطوف ساخته است. هدف از این کار نیز مطالعه حرکت حباب به منظور بررسی تغییرات شکل و سرعت آن توسط دینامیک سیالات محاسباتی می باشد. جهت انجام شبیه سازی از کد تجاری fluent و الگوریتم چندفازی دربرگیرنده سطح مشترک موجود در آن(روش حجم سیال) استفاده شد. پیش از این به دلیل ضعف امکانات محاسباتی حرکت حباب حتی در سیال ساکن نیز به ندرت به صورت سه بعدی شبیه سازی شده و شبیه سازی ها عمدتا به صورت دوبعدی انجام شده اند و مقایسه نتایج آنها نیز معمولا به صورت کیفی و تنها با مقایسه شکل با نتایج تجربی انجام می شد، ولی در این پایان نامه پس از شبیه سازی حرکت حباب به طور کاملا سه بعدی نتایج بدست آمده نیز هم به صورت کیفی و هم به صورت کمی با نتایج محققین پیشین مقایسه شده اند. این پایان نامه در سه فاز و مرحله کلی انجام شده است به طوری که نتیجه هر مرحله در تهیه مدل و هندسه مرحله بعد نقش به سزایی داشته است. مرحله اول شبیه سازی سه بعدی حرکت حباب در سیال ساکن، مرحله دوم شبیه سازی میدان جریان آشفته در مخزن همزن دار مجهز به چهار بافل عمودی و پروانه شش تیغه توربینی نوع راشتون به صورت تک فاز و سپس دوفازی(تحت روش vof) بوده و در نهایت مرحله پایانی شبیه سازی حرکت حباب در مخازن مرحله دوم می باشد. در مراحل اول و دوم پس از مقایسه نتایج با نتایج تجربی خطای متوسط 2/1% در پیش بینی سرعت حد حباب در سیال ساکن و همچنین 18% کاهش خطای متوسط در پیش بینی انرژی جنبشی آشفته (k) در مخزن همزن دار نسبت به نتایج شبیه سازی انجی و همکاران(1998)(38%) مشاهده شد. اما در مرحله سوم (حرکت حباب در مخزن همزن دار) به دلیل عدم وجود نتایج تجربی جهت حرکت تک حباب و همچنین عدم امکان انجام آزمایش به صورت تجربی به دلیل پیچیده بودن میدان جریان و نبود تجهیزات دقیق، این نتایج تنها به صورت کیفی و بر مبنای ملاحظات فیزیکی جریان و هندسه تانک مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفتند و نتایج بر مبنای الگوی جریان تقریبا قابل پیش بینی و معقول می باشند.