Ktl-icon-tai-lieu

Mô phỏng số dòng chảy bọt hai pha khí nước

Được đăng lên bởi leminhthanhth
Số trang: 6 trang   |   Lượt xem: 1724 lần   |   Lượt tải: 0 lần
ISBN:

1

Hội nghị Cơ học kỹ thuật toàn quốc
Kỷ niệm 35 năm thành lập Viện Cơ học. Hà Nội, 09/04/2014

Mô phỏng số dòng chảy bọt hai pha khí-nước trong ống đứng
Dương Ngọc Hải1, 2, Nguyễn Tất Thắng2, Lê Minh Thành2
Trường Đại học Công nghệ - Đại học Quốc gia Hà Nội, 144 – Xuân Thủy, Cầu Giấy, Hà Nội
2
Viện Cơ Học – Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam, 264 – Đội Cấn, Ba Đình, Hà Nội
Email:ntthang@imech.ac.vn; thanhlm_vc@yahoo.com
1

Tóm tắt
Báo cáo trình bày các kết quả xây dựng mô hình, mô phỏng và tính toán số dòng chảy bọt hai pha khí-nước trong ống
đứng sử dụng công cụ phần mềm Ansys FLUENT (version 15). Phân bố của các pha, cấu trúc rối của dòng chảy bọt hai pha
khí-nước trong ống có đường kính trong 50mm, chiều dài 3000mm đã được mô phỏng sử dụng mô hình hai chất lỏng (two
fluid model) cho dòng chảy nhiều pha. Trong mô hình hai chất lỏng các phương trình bảo toàn khối lượng, động lượng, năng
lượng... được giải cho từng pha chất lỏng riêng biệt. Mô hình đóng kín rối k-ε cho từng pha (k-ε dispersed turbulence model)
được áp dụng. Profile tỉ phần pha khí (volume fraction or void fraction), vận tốc pha lỏng, pha khí đã được tính toán và so
sánh với các kết quả thực nghiệm.
Từ khóa: Dòng chảy bọt hai pha, mô hình hai chất lỏng, mô phỏng số, tỷ phần khí, profile vận tốc.

1. Giới thiệu
Dòng chảy bọt hai pha có mặt trong nhiều lĩnh vực khoa học, trong các ngành công nghiệp (năng lượng,
hóa chất, dầu khí…) và trong tự nhiên. Một số ví dụ điển hình bao gồm dòng chảy bọt hai pha quanh các thanh
nhiên liệu lò phản ứng nguyên từ nước sôi, trong hệ thống tải nhiệt, sinh hơi của các nhà máy năng lượng, nhà
máy điện hạt nhân…, trong các cột bọt trong công nghiệp hóa chất, tuyển khoáng v.v. Đặc trưng của dòng chảy
bọt hai pha khí/nước (hoặc hơi/lỏng) là sự tồn tại của các bọt khí riêng biệt chuyển động phân tán liên tục cùng
pha lỏng. Đường kính lớn nhất của bọt nhỏ hơn nhiều lần so với đường kính ống. Tồn tại các mặt phân cách gián
đoạn giữa hai pha. Các mặt phân cách chuyển động và biến dạng liên tục theo không gian và thời gian cùng với
các tương tác phức tạp giữa các pha, giữa các bọt và giữa các bọt với chất lỏng [1].
Trên thế giới, nghiên cứu về dòng chảy bọt hai pha đã được tiến hành từ lâu. Cũng như nhiều ngành nghiên
cứu khác, các phương pháp mô phỏng số hoặc đo đạc thực nghiệm được áp dụng rộng rãi. Phương pháp mô
phỏng số dòng chảy bọt hai pha dựa trên việc giải xấp xỉ các phương trình toán học mô tả dòng bọt. Hiện nay,
phương pháp này đã đạt được ...
ISBN: 1
Hội nghị Cơ học kỹ thuật toàn quốc
Kỷ niệm 35 năm thành lập Viện Cơ học. Hà Nội, 09/04/2014
Mô phỏng số dòng chy bọt hai pha khí-nước trong ống đứng
Dương Ngọc Hải
1, 2
, Nguyễn Tất Thắng
2
, Lê Minh Thành
2
1
Trường Đại học Công nghệ - Đại học Quốc gia Hà Nội, 144 – Xuân Thủy, Cầu Giấy, Hà Nội
2
Viện Cơ Học – Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam, 264 – Đội Cấn, Ba Đình, Hà Nội
Email:ntthang@imech.ac.vn; thanhlm_vc@yahoo.com
Tóm tắt
Báo cáo trình bày các kết quả xây dựng hình, phỏng nh toán số dòng chảy bọt hai pha khí-nước trong ống
đứng sử dụng công cụ phần mềm Ansys FLUENT (version 15). Phân bố của các pha, cấu trúc rối của dòng chảy bọt hai pha
khí-nước trong ống có đường kính trong 50mm, chiều dài 3000mm đã được phỏng sử dụng hình hai chất lỏng (two
fluid model) cho dòng chảy nhiều pha. Trong mô hình hai chất lỏng các phương trình bảo toàn khối lượng, động lượng, năng
lượng... được giải cho từng pha chất lỏng riêng biệt. Mô hình đóng kín rối k-ε cho từng pha (k-ε dispersed turbulence model)
được áp dụng. Profile tphần pha khí (volume fraction or void fraction), vận tốc pha lỏng, pha khí đã được tính toán so
sánh với các kết quả thực nghiệm.
Từ khóa: Dòng chảy bọt hai pha, mô hình hai chất lỏng, mô phỏng số, tỷ phần khí, profile vận tốc.
1. Giới thiệu
Dòng chảy bọt hai pha mặt trong nhiều lĩnh vực khoa học, trong các ngành công nghiệp (năng lượng,
hóa chất, dầu khí…) trong tự nhiên. Một số dđiển hình bao gồm dòng chảy bọt hai pha quanh các thanh
nhiên liệu phản ứng nguyên từ nước sôi, trong hệ thống tải nhiệt, sinh hơi của các nhà máy ng lượng, nhà
máy điện hạt nhân…, trong các cột bọt trong công nghiệp hóa chất, tuyển khoáng v.v. Đặc trưng của dòng chảy
bọt hai pha khí/nước (hoặc hơi/lỏng) sự tồn tại của các bọt khí riêng biệt chuyển động phân tán liên tục ng
pha lỏng. Đường kính lớn nhất của bọt nhỏ hơn nhiều lần so với đường kính ống. Tồn tại các mặt phân cách gián
đoạn giữa hai pha. Các mặt phân cách chuyển động biến dạng liên tục theo không gian và thời gian ng với
các tương tác phức tạp giữa các pha, giữa các bọt và giữa các bọt với chất lỏng [1].
Trên thế giới, nghiên cứu về dòng chảy bọt hai pha đã được tiến hành từ lâu. Cũng như nhiều ngành nghiên
cứu khác, các phương pháp phỏng số hoặc đo đạc thực nghiệm được áp dụng rộng rãi. Phương pháp
phỏng số dòng chảy bọt hai pha dựa trên việc giải xấp xỉ các phương trình toán học tdòng bọt. Hiện nay,
phương pháp này đã đạt được những tiến bộ đáng kể cùng với sự cải thiện mạnh mẽ khả năng tính toán của y
tính và sự xuất hiện của các phần mềm mô phỏng chuyên dụng dựa trên những kết quả nghiên cứu lý thuyết mới
nhất. Tùy thuộc vào sự liên kết giữa các pha, có ba mô hình dòng chảy hai pha gồm: mô nh đồng nhất (hai pha
có cùng vận tốc và liên kết mạnh, từ đó hỗn hợp hai pha được giải như dòng một pha), mô hình hỗn hợp (hai pha
có vận tốc khác nhau nhưng cũng có liên kết mạnh, hỗn hợp hai pha được giải như dòng một pha có xét đến khác
biệt vận tốc giữa hai pha), hình hai chất lỏng (mô hình tổng quát nhất, các pha liên kết yếu, hỗn hợp hai pha
được giải riêng rẽ liên kết thông qua tương tác biên). Một số công cụ phỏng sphổ biến hiện nay đã
được áp dụng nghiên cứu dòng bọt hai pha trong ống đứng gồm Ansys CFX (có trang bị hình hai chất lỏng,
hình đồng nhất), Ansys FLUENT (gồm các hình hỗn hợp, hình hai chất lỏng hình VOF cho
dòng nhiều pha dạng phân ch), PHOENICS (chỉ nh hai chất lỏng) [2]. Một số tính toán phỏng số
dòng chảy bọt hai pha sử dụng các mô hình trên đã được thực hiện [3,4].
Trong nghiên cứu số ng chảy bọt hai pha, luôn luôn sự xuất hiện chuyển động tương đối của pha y
đối với pha kia do chênh lệch về mật độ và độ nhớt… giữa hai pha. Vì vy hai trường vận tốc riêng biệt cần phải
được xem xét trong bất kì nghiên cứu nào của dòng chảy bọt hai pha (hình không đồng nhất). Thông thường,
dòng chảy bọt hai pha khí-nước có liên kết yếu giữa các pha, mô hình hai chất lỏng cần phải được áp dụng [1,2].
Đối với dòng chảy bọt đẳng nhiệt giữa các pha không có truyền tải nhiệt và năng lượng, mô hình hai chất lỏng có
thể được đơn giản hóa với các phương trình bảo toàn khối lượng, động lượng cho từng pha với các đại lượng
truyền tải bề mặt giữa các pha.
Mục tiêu của nghiên cứu y thiết lập một hình phỏng sử dụng phần mềm Ansys FLUENT phục
vụ nghiên cứu dòng bọt hai pha khí-nước trong ống đứng. Mục tiêu tiếp theo kết nối giữa nghiên cứu thực
nghiệm phỏng số. Các kết quả phỏng sthu được góp phần cung cấp thông tin định tính trong việc
thiết kế, phát triển hình thí nghiệm, định hướng cho đo đạc. Hơn thế nữa, phong số cung cấp các kết quả
Mô phỏng số dòng chảy bọt hai pha khí nước - Trang 2
Để xem tài liệu đầy đủ. Xin vui lòng
Mô phỏng số dòng chảy bọt hai pha khí nước - Người đăng: leminhthanhth
5 Tài liệu rất hay! Được đăng lên bởi - 1 giờ trước Đúng là cái mình đang tìm. Rất hay và bổ ích. Cảm ơn bạn!
6 Vietnamese
Mô phỏng số dòng chảy bọt hai pha khí nước 9 10 187