بررسی اثر هندسه بر پارامترهای هیدرودینامیکی راکتورهای هواخیز با استفاده از دینامیک سیالات محاسباتی

مهمترین پارامترهای اثرگذار بر رفتار هیدرودینامیک راکتور هواخیز، ماندگی گاز و سرعت چرخش مایع می باشد. علم دینامیک سیالات محاسباتی مجموعه تکنیک های حل عددی معادلات حاکم بر راکتور می باشد که جهت بررسی هیدرودینامیک راکتور مورد استفاده قرار گرفته است.شبیه سازی هیدرودینامیک سه هندسه متفاوت از راکتور هواخیز در بازه ای از سرعت های ظاهری گاز ورودی به راکتور از 3- 10 تا m/s 0/12 به صورت سه بعدی و در شرایط ناپایا برای سیستم دوفازی آب و هوا انجام شده است. هندسه 1 دارای جداکننده گاز مایع بوده و هندسه 2 و 3 فاقد جداکننده می باشد. هندسه 3 نسبت به هندسه 2 دارای ابعاد بزرگتری می باشد. ارتفاع هندسه 1، 2 و 3 به ترتیب 3/06، 1/2 و m 2/2 است. قطر بالابرنده در هندسه 1، 2 و 3 به ترتیب 0/1، 0/093 و m 0/106 است. شرایط عملیاتی، فشار 1 و atm 10 می باشد. مدل دوفازی بر پایه دیدگاه اویلر – اویلر و مدل آشفتگی k-∋ و rng k-∋ برای شبیه سازی ها مورد استفاده قرار گرفت. مدل استفاده شده در هندسه 1 توافق خوبی با نتایج تجربی دارد. در هندسه 1، سرعت متوسط مایع در بالابرنده و ناودانی و ماندگی فاز گاز، با افزایش سرعت گاز ورودی افزایش یافته و با افزایش فشار کاهش می یابد. به دلیل عملکرد مناسب جداکننده گاز – مایع، ماندگی گاز در ناودانی صفر بوده و رژیم جریان در راکتور همگن می باشد که موجب بیشینه شدن نیروی محرکه چرخش می گردد.در هندسه 2 با افزایش سرعت گاز رژیم جریان تغییر کرده و رژیم ناهمگن می گردد، جریان لخته ای تشکیل شده و به دلیل استفاده از مدل دراگ حبابی خطای زیادی ایجاد می شود. در هندسه 2 و3 در برخی از سرعت های گاز ورودی به راکتور با افزایش سرعت گاز، سرعت چرخش مایع کاهش می یابد. دلیل این پدیده افزایش ماندگی گاز در ناودانی و کاهش نیروی محرکه چرخش مایع می باشد.