بررسي هيدروديناميك جريان مخلوط چند جزيي گاز طبيعي در لوله گردابه اي به كمك آناليز CFD

لوله گردابه‌ای وسیله‌ای است كه یك جریان گاز فشرده را به دو جریان سرد و گرم تقسیم می‌كند. دینامیك سیالات محاسباتی(CFD) یكی از ابزارهای مفید برای طراحی و آنالیز جریان در این تجهزات می باشد. در این تحقیق هیدرودینامیك جریان مخلوط چند جزیی گاز طبیعی در لوله گردابه ای بررسی شده است. برای این منظور، یك مدلCFD دو بعدی با قرینه محوری (و جریان چرخشی ) در نظر گرفته شده است. مدل اولرین با بكارگیری روش حجم محدود و مدل استاندارد برای محاسبات آشفتگی جریان منظورشده است. پس از اطمینان از تطابق مدل انتخاب شده با داده‌‌های تجربی[15] ، این مدل برای مدلسازی جریان مخلوط چند جزیی گاز مورد استفاده قرار گرفته است. نتایج حاصل از مدلسازی، رفتار هیدرودینامیكی و پدیده برگشت جریان مورد نظر جریان در لوله گردابه ای را به خوبی نشان می دهد. از طرفی پروفیل شعاعی سرعت محوری و چرخشی، افزایش این مولفه های سرعت در جهت شعاعی و كاهش شدید آنها در كناره دیواره لوله را نمایش می دهد.

The vortex tube is a device that separates a compressed gas flow into two cold and warm streams. Computational fluid dynamics (CFD) is a suitable tool for design and flow analysis in this equipment. In this work the hydrodynamics of the natural gas mixture in a vortex tube has been investigated. For this purpose, a two-dimensional steady axi-symmertic (with swirl) CFD model has been considered. Eulerian-Eulerian model with utilization of finite volume method has been used along with standard k-ε model to address turbulent behavior of the system. After confidence of model compatibility with experimental data, this model has been used for modeling of natural gas flow. The model results exhibits the hydrodynamics and flow reversal effect expected from a vortex tube. Moreover, the radial profile of axial and swirl velocities, show the sharp increase of these velocity components in the radial direction and their sharp decrease near the tube wall.