بررسی تجربی و شبیه‌سازی عددی یک جریان سه‌فازی بستر سیال به‌کمک ردیابی تصویری ذرات

به لحاظ اهمیت اثرات پاشش فاز مایع در راکتورهای بالارونده شکست کاتالیستی سیال (fcc)، بررسی تجربی و شبیه سازی مشخصه های هیدرودینامیکی یک بستر سیال سه‌فازی مورد توجه قرار گرفته است. بر اساس یک مدل سه‌بعدی گذار، یک شبیه سازی سرد با رویکرد اویلری مشابه شرایط واقعی جریان انجام گرفت. در کار حاضر، معادلات حاکم، شامل پیوستگی، ممنتوم و انتقال حرارت برای فازها، یک معادله دمای دانه ای برای تعیین برهم کنش ذرات جامد مطابق تیوری سینتیک جریان دانه ای و یک مدل اغتشاش پراکنده، برای توصیف اثرات آشفتگی جریان چندفازی به‌کار برده شدند. حل معادلات به‌کمک روش حجم محدود صورت گرفت. علاوه بر توزیع کسر حجمی فازها، برای تعیین سرعت ذرات جامد به شیوه ردیابی تصویری ذرات (piv)، از یک سامانه تصویربرداری دیجیتالی برداشت سریع استفاده شد. با اعمال الگوریتم همبستگی متقابل، مقادیر و نیز توزیع سرعت محوری و شعاعی ذرات در ارتفاعات مختلف رایزر به‌دست آمدند. نتایج شبیه سازی دوفازی نشان می دهد که در اکثر مقاطع یک توزیع سهموی از سرعت ذرات وجود دارد، به‌گونه ای که سرعت در نزدیکی دیواره بستر مقادیر کمتری نسبت به نواحی میانی دارد. متقابلاً، نتایج سه‌فازی آشکار می کند که فاز سوم تزریق شده تغییرات عمده ای را در الگوی جریان ایجاد کرده است. نتایج شبیه سازی بر پایه cfd مطابقت خوبی با داده های تجربی نشان می دهد.