مطالعه عددی و تجربی رفتار جریان دوفاز همسو در لوله عمودی پایین رو

در مقاله حاضر رفتار و الگوهای جریان دوفازی پائین رو آب – هوا در لوله عمودی به صورت تجربی و عددی مورد بررسی قرار گرفته است. برای بررسی آزمایشگاهی یک دستگاه آزمایش با قابلیت مشاهده و عکس برداری ساخته و راه اندازی شده است. سیالات مورد استفاده آب و هوا بوده و نتایج جریان برای 391 حالت انتخابی با تغییر سرعت ظاهری آب و هوا بدست آمده و پس از پردازش عکسها و بررسی الگوها، نقشه جریان تهیه و ارائه شده است. با استفاده از نمودار الگوی جریان )نقشه جریان( حاصل از نتایج آزمایشگاهی، شرایط وقوع الگوهای مختلف جریان دوفازی شناسایی و سپس از این شرایط در بدست آوردن شبیه سازی عددی استفاده شده است. برای شبی هسازی عددی الگوهای جریان دوفازی پایی نرو از روش چندسیالی در دیدگاه اویلر – اویلر در نرم افزار انسیسفلوئنت استفاده شده است. نتایج حاصل از شبی هسازی عددی تطابق خوبی برای تمام الگوهای مورد انتظار از نقشه جریان تجربی را نشان م یدهد و می توان نتیج هگیری کرد که برای پی شبینی الگوهای جریان دوفاز رو به پایین می توان از رو شهای عددی استفاده نمود. در انتها نیز نقشه جریان با استفاده از حل عددی تهیه و با نقشه جریان تجربی مقایسه و تطابق نسبتاً خوبی مشاهده شد. مقادیر تجربی و عددی سرعتهای ظاهری آب و هوا در مرزهای انتقال نیز مقایسه شد. بیشترین مقدار خطا 6/ 20 درصد و کمترین مقدار خطا 4/ 11 درصد برای پیش بینی مرزهای انتقال جریان بدست آمد.

Numerical and Experimental Study of Twophase Flow in Downward vertical Pipe

In this study the flow patterns in downward airwater twophase flow was studied experimentally and numerically. An experimental setup was designed and fabricated to allow visual observation and camera recording. The setup includes a transparent vertical pipe with a diameter of 50 mm and height of 4 m. Water and air were used in the experiments and flow map was prepared by data obtained from a total of 391 test cases by changing in air and water superficial velocities. Using flow pattern map, obtained from experimental results, simulation of twophase flow in downward pipe has been performed. Multifluid model with EulerianEulerian approach was used in AnsysFluent software for numerical simulation. Comparison of numerical with experimental results shows acceptable agreement for all expected regimes from flow map and it can be concluded that for downward twophase flow patterns prediction numerical methods can be used. At the end, the numerical flow pattern map was plotted and compared with experimental results which also show good agreement. Experimental and numerical values of superficial velocities in transition boundaries were also compared.