ارزيابي شرايط مرزي ذرات جامد در ديواره يك بستر سيال مخروطي با استفاده از شبيه سازي CFD - PBM

در این مطالعه رفتار هیدرودینامیك یك بستر سیال مخروطی حاوی ذرات TiO2 با توزیع اندازه ذرات نرمال توسط نرم افزار 15.0 FILUENT شبیه سازی شده است. مدل مورد استفاده در شبیه سازی، مدل دو سیالی به همراه تئوری سینتیكی جریان داتهای بوده و جهت اعمال اثر توزیع اندازه ذرات بر نتایج، معادله موازده جمعیت به همراه معادلات اندازه حركت و پیوستگی توسط روش DQMOM حل شده است. بر اساس مدل جانسون – جكسون، سه شرط مرزی بدون لغزش، لغزش نسبی و لغزش آزاد ارزیابی شده و مشخص گردید كه به ترین تطابق بین داده های آزمایشگاهی و نتایج شبیه سازی از طریق شرط مرزی لغزش نسبی با ضریب آینهای معادل ۰٫۹ حاصل می شود. داده های آزمایشگاهی از طریق تكنیك حسگر فیبر نوری بدست آمده است. همچنین مشخص گردید كه مدل CFD-PBMI استقاده شده، توانایی پیش بینی پدیده جدایش ذرات و جریان های خلیجی موجود در بستر را داراست.

In this study the hydrodynamic behaviors of a conical fluidized bed containing TiO2 particles with normal particle size distribution is simulated by software FLUENT 15.0. Two fluid model (TFM) incorporated with kinetic theory of granular flow (KTGF) was used for simulations and population balance equation along with mass and momentum equations were solved by direct quadrature method of moment (DQMOM) to apply the effect of particle size distribution (PSD) on the simulation results. According to Johnson-Jackson boundary condition, three boundary conditions namely no slip, partial slip and free slip were evaluated and it was revealed that the best agreement between simulation results and experimental data is achieved through partial slip boundary condition corresponding to specularity coefficient 0.9. Experimental data was obtained through optical fiber probe. It was also found that the CFD-PBM model can predict flow segregation and core-annular flow in the conical fluidized bed.