بررسي رفتار سيال در يك بستر پرشده ثابت با استفاده از ديناميك سيالات محاسباتي

در اين تحقيق رفتار سيال در يك بستر پرشده ثابت با نسبت قطر لوله به قطر ذره برابر 6/4 با استفاده از ديناميك سيالات محاسباتي بررسي شد. هندسه بستر با استفاده از روش پركن گسسته مدل شد. شبيه سازي هاي CFD در گستره عدد رينولدز 79/611-85/3 در رژيم جريان آرام و آشفته انجام شدند. در رژيم جريان آشفته از مدل آشفتگي RNG k-? استفاده شد. مشاهده شد كه جريان سيال در فاصله 75/0 سانتي‌متر از ابتداي بستر توسعه يافته مي شود. نتايج شبيه سازي هاي CFD با روابط تجربي موجود در مراجع مقايسه شدند. مقادير افت فشار پيش بيني شده در رژيم جريان آرام به‌دليل اثرات ديوار بيش‌تر از رابطه Ergun و در رژيم جريان آشفته بدليل راه گزيني جريان در بستر كم‌تر از رابطه Ergun تخمين زده شدند. نتايج CFD افت فشار همخواني خوب با روابط Zhavoronkov و همكارانش و Reichelt نشان دادند.

In this research the behavior of fluid was investigated in a fixed packed bed with tube to particle diameter ratio of 4.6 using computational fluid dynamics. The geometry of bed was modeled using the discrete packing method. The CFD simulations were carried out in a range of Reynolds number 3.85-611.79 in laminar and turbulent flow regimes. The RNG k-? turbulence model was used in turbulent flow regime. It was observed that the fluid flow was fully developed in the space of 0.75 cm. The CFD results were compared with empirical correlations in the literature. The predicted pressure drop values were overestimated in laminar flow regime and were underestimated in turbulent flow regime as compared to the Ergun’s correlation due to the wall friction and the flow channeling in the bed, respectively. The CFD results of the pressure drop showed good agreement with the correlations of Zhavoronkov et al. and Reichelt.