بررسي افت فشار در راكتورهاي بستر ثابت با نسبت قطر بستر به قطر كاتاليست كوچك با استفاده از روش شبكه ي بولتزمن (LBM)

بسترهای پرشده نقش مهمّی در صنایع پالایشگاهی و شیمیایی به عهده دارند. افت فشار جریان سیال یكی از مهم ترین عوامل اثرگذار بر كاركرد این دستگاه ها هستند. از این رو تلاش های زیادی برای مطالعه ی تجربی و نظری در آن ها انجام شده است. دینامیك سیالات محاسباتی (CFD) ابزاری توانمند برای مطالعه و شبیه سازی رفتار سیال است و در این تحقیق از یكی از رویكردهای جدید دینامیك سیالات محاسباتی برای بررسی جریان سیال تك فاز در یك نمونه بستر كاتالیستی پرشده از كاتالیست های استوانه ای استفاده شده است. برای تولید هندسۀ محاسباتی نیز از یك برنامۀ پردازش تصویر استفاده شده است. یك مدل دوبعدی نه جهته با زمان بازآرایی واحد برای این منظور توسعه داده شده است. نتایج محاسبات با روابط مشهور تجربی مورد استفاده برای شبیه سازی جریان سیال مانند معادله ی ارگان مقایسه شده است و انطباق خوب بین نتایج، نشان از توانایی روش شبكه ی بولتزمن برای بررسی جریان سیال و روش پردازش تصویر برای تولید مستقیم شبكۀ محاسباتی از تصاویر دارد.

Packed bed reactors play a key role in process and refinery industries. Pressure drop of fluid flow is one of the most affecting working parameters of these equipments. Due to this fact, many of researchers are intrested in of fluid flow investigation in this equipments, both in experimental and numerical approaches. CFD is a powerfool tool for this purpose, thus the main point of this study is lattice Boltzmann (LB) simulation of the single phase pressure drop in small aspect ratio fixed bed reactors. We apply a two dimensional nine velocity D2Q9 Single-Relaxation Time (SRT) lattice Boltzmann model to simulate fluid flow in a packed bed filled by cylinderical catalysts. Also, we developed a MATLAB-based code for direct mesh generation of our bed. The influence of Reynolds number variations on pressure drop has been considered. Our results are agreed with previous studies such as famous Ergun (1952) equation. The simulation results reveal that lattice Boltzmann method can be used in fluid flow study around particles and regard to its advantages, can play a key role in future studies.