شبيه‌ سازي هيدروديناميكي بيورآكتور گاز- مايع همزن دار جهت بهينه‌ سازي سرعت چرخش پروانه‌هاي - راشتون به كمك CFD

در اين تحقيق، تأثير تغييرات سرعت چرخش پروانه راشتون درون بيورآكتور به منظور پخش مناسب هوا، بررسي نرخ كرنش برشي، شبيه‌سازي و بررسي شد. شبيه‌سازي انجام ‌شده با رويكرد چند فازي، مدل فاز پراكنده‌ صفر معادله، با كمك مدل اغتشاش K-Epsilon Standard، به‌‌ صورت پايا و سه‌بُعدي توسط مجموعه نرم‌افزاري ANSYS Products ورژن R3 2019 و نرم افزار Ansys CFX انجام گرفت. معادلات حاكم بر سيستم با روش حجم محدود براي كل سيستم محاسبه شد. به منظور تزريق مناسب هوا به درون بيورآكتور، از يك حلقۀ حباب‌ساز كه در زير پروانه قرار گرفته است، استفاده شد. نتايج به دست آمده نشان داد كه افزايش سرعت چرخش پروانه مي‌تواند به پخش بهتر هوا درون بيورآكتور كمك كند؛ اما از طرفي موجب افزايش نرخ كرنش برشي درون بيورآكتور مي‌شود. همچنين، افزايش سرعت چرخش پروانه بيش از ۱۵۰ دور بر دقيقه موجب افزايش اغتشاش در مايع‌ شده و تأثيرات آن روي فاز گاز كاهش مي‌يابد. علاوه بر اين، با در نظر گرفتن سرعت چرخش پروانه و تأثير آن بر روي ميزان اختلاط فاز گاز و مايع، تنش درون مايع و نرخ متوسط انتقال جرم، مي‌توان سرعت ۳۵۰ تا ۴۵۰ دور بر دقيقه را براي سرعت بهينه در نظر گرفت. در نهايت، مشخص شد كه با افزايش سرعت چرخش پروانه نمي‌توان به اختلاط بهتر در بيورآكتور رسيد و مي‌بايست سرعت بهينه را مشخص كرد.