Escolha do modelo de turbulência para um leito fluidizado

Abstract

O leito fluidizado proporciona um excelente contato gás-sólido e elevadas taxas de transferência de calor e massa. A fim de otimizar os processos nas últimas décadas, intensificaram-se o uso de técnicas computacionais como a Fluidodinâmica Computacional, CFD, que resolve as equações de conservação através da discretização, no método dos volumes finitos. Nas simulações foram utilizadas o pacote comercial ANSYS FLUENT 15.0 e sistema de simulação contendo ar e areia. O teste de Modelo foi realizado para identificar o modelo de turbulência mais adequado para as simulações (k-ε ou SST). A geometria foi construída em 2D e foi realizado um teste de malha, para verificar se a malha influenciava nos resultados. A interação entre as fases foi determinada pela equação Syamlal-O'Brien e o valor do coeficiente de restituição partícula-partícula de 0,9. A viscosidade das partículas foi calculada pela Teoria Cinética Granular. A velocidade de entrada do ar foi de 0,38 ms -1 . Através da análise de expansão do leito e da queda de pressão optou-se por utilizar o Modelo k-ε nas simulações seguintes, porque apresentou resultados concordantes com menor esforço computacional, em comparação com o modelo k-ω. A malha três foi escolhida.Palavras-chave: Fluidização, gaseificação, CFD, hidrodinâmicaThe fluidized bed provide an excellent gas-solid contact and high rate of heat and mass transfer. In order to optimize the processes in recent decades intensified the use of computational techniques such as Computational Fluid Dynamics, CFD, that solves the equations of conservation through the discretization of the finite volume method. In the simulations of the computational system, package ANSYS FLUENT 15.0 and simulation system involving air and sand. Model test was performed to identify the most appropriate turbulence model to simulate (k-e or SST). The geometry 2D was constructed and conducted a mesh test, to see if the mesh influenced the results. The interaction between the phases was determined by the equation Syamlal-O'brien and the value of the coefficient of restitution particle-particle was equal to 0.9. The viscosity of the particles was calculated by Kinetic Theory Granular. The inlet velocity of the air it was 0.38 ms -1 . Through the analysis of charts bed expansion and pressure drop, coupled with analysis of the volume fraction and pressure profiles, it was decided to be used in the following simulations the model k-ε because it has concordant results with less computational effort, compared with the model k-ω. The mesh three was chosen.

Hidrodinâmica de um gaseificador de leito fluidizado borbulhante: validação da simulação

“…A geometria B é uma simplificação do tipo 2D feita para o gaseificador de leito fluidizado borbulhante disponível no LACO-UFPE (Figura 2), a malha construída para essa geometria possui 72.500 e foi elaborada conforme a realização de um teste de malha, descrito [13]. O teste de malha consistiu primeiramente na elaboração de uma malha grosseira, em seguida foram criadas malhas mais refinadas, aumentando o número total de elementos, esse teste foi realizado a fim de minimizar a influência da malha no resultado [13].…”

Simulação de escoamento bifásico aplicando a técnica da fluidodinâmica computacional

“…Logo, a solução para problemas dessa natureza está no emprego de técnicas alternativas, a fluidodinâmica computacional (CFD) é uma delas. Trata-se de uma técnica bastante utilizada em meios acadêmicos, tendo sua aplicação facilmente encontrada na literatura para descrição dos mais diversos estudos como de turbulência [4] a otimização da produção de hidrogênio [5], e nos últimos anos vem recebendo também grande atenção de diversos setores industriais devido a possibilidade da obtenção detalhada de informações físicas de um determinado campo de escoamento tridimensional (3D).…”