Aktualności
11 Czerwiec 2021

Analiza CFD rozkładu cząstek stałych

Firma KOMES nie skupia się wyłącznie na analizach wytrzymałościowych czy zmęczeniowych, jednym z obszarów naszych zainteresowań oraz badań jest obszar mechaniki płynów. Specjalizujemy się zarówno w przepływach laminarnych jak i turbulentnych, uwzgledniających wymianę ciepła z otoczeniem czy przepływach wielofazowych.

W obszarze naszego zainteresowania są również zaawansowane analizy CFD dyspersji cząstek stałych w ośrodkach ciągłych, takich jak ciecz lub gaz. Otrzymane wyniki w formie statystyk lub wizualizacji, pozwalają inżynierowi na ocenę rzeczywistego rozproszenia cząstek w fazie dyspersyjnej oraz analizę zagrożeń związanych z erozją lub akumulacją cząstek na elementach badanego urządzenia.

Z powodzeniem przeprowadzamy zaawansowane analizy wymagające uwzględnienia cząstek stałych w ośrodku ciągłym. Analiza polega na przeprowadzeniu symulacji przepływu, a następnie wykorzystujemy istniejące wyniki analizy do implementacji dodatkowych parametrów w zakresie śledzenia rozproszenia cząstek stałych lub cieczy w istniejącej domenie obliczeniowej. Można nazwać tę funkcję oprogramowania przeprowadzeniem „analizy w analizie”, ponieważ program wykorzystuje otrzymane wcześniej wyniki symulacji CFD do przeprowadzenia analizy rozproszenia cząstek w domenie obliczeniowej.

Funkcja uwzgledniająca rozkład cząsteczek w domenie obliczeniowej dostępna jest po przeprowadzeniu właściwej analizy przepływu. Pozwala ona na określenie wlotu lub nawet kilku wlotów cząstek stałych do istniejącej domeny obliczeniowej cieczy lub gazu. Możemy wybrać materiał fazy rozproszonej z domyślnej biblioteki materiałów lub zdefiniować nowy oraz na określić liczbę analizowanych cząstek. Ponadto istnieje możliwość zdefiniowania średnicy cząsteczki oraz rodzaju zjawiska, na obserwacji którego zależy inżynierowi dokonującemu obliczeń numerycznych. Mamy możliwość obserwacji zjawiska erozji oraz osadzania się cząstek na ścianach analizowanego urządzenia. Dodatkowo, jeśli w analizowanym przepływie nie zostało uwzględnione przyspieszenie ziemskie, to w module Particle Studies możemy z powodzeniem je zadać. Ponadto, możliwym jest uwzględnienie oddziaływania cząsteczek z napotkanymi przeszkodami. Oprogramowanie, którego używamy do przeprowadzania analiz pozwala na definicję ścian w zakresie trzech modeli interakcji cząsteczek ze ścianami urządzenia: idealnego odbicia lub pochłaniania oraz częściowego odbicia cząstek. W przypadku częściowego odbicia należy zdefiniować współczynniki restytucji, które definiują stosunki normalnych i stycznych (do ściany) składowych prędkości przed i po zderzeniu. Przy takiej definicji odbicia, zamodelowane cząstki będą wytracać prędkość w zależności od zadanych parametrów.

Otrzymane wyniki obliczeń przedstawiamy w formie statystyk oraz trajektorii cząstek. Postprocesor pozwala na wizualizację fazy rozproszonej w formie rozkładu prędkości cząsteczek, czasu przebywania w komorze urządzenia, współczynnika akumulacji oraz erozji, temperatury cząstek itd.

Należy pamiętać jednak o kilku ograniczeniach prezentowanej funkcji, takich jak brak możliwości analizy wzajemnych uderzeń czy rozpadu cząstek na mniejsze. Dodatkowym minusem jest możliwość modelowania drobin tylko w formie ciał stałych lub ciekłych.

Poniżej przedstawiono wyniki analizy CFD przepływu powietrza z cząsteczkami mikrobów o średnicy d=0,5 μm przez wentylator. Na wlocie urządzenia zadano krzywą pracy wentylatora, natomiast na wylocie warunek początkowy ciśnienia p=1 atm. Wyniki analizy obrazują trajektorię ruchu cząstek stałych fazy rozproszonej w odniesieniu do prędkości wypadkowej.
 


Przedstawiona powyżej analiza została przeprowadzona w oprogramowaniu FloEFD, który, tak jak i wiele innych programów takich jak Midas NFX-CFD czy Simcenter 3D wykorzystujemy do analiz CFD.
Funkcjonalność przedstawionego modułu ma szczególne znaczenie w analizach filtracji gazu lub płynu, sedymentacji zawiesin, rozproszenia cząstek stałych lub ciekłych w medium czy badania erozji powierzchni.

Firma KOMES posiada oprogramowanie, które z powodzeniem wykorzystujemy w zakresie zaawansowanych symulacji przepływu takich jak:

  • przepływy w urządzeniach wirnikowych: pompy, sprężarki, turbiny

  • przepływy wewnętrzne: zawory, regulatory, przewody

  • przepływy zewnętrzne (wokół obiektów): ciecz i gazy, stan ustalony i nieustalony

  • przepływy z transportem czynników: mieszanie płynów

  • przepływy wielofazowe: parowanie, kondensacja

  • obliczenia cfd z reakcjami: procesy spalania - tzw. złożona analiza cfd

  • przepływy z wymianą ciepła

  • przepływy turbulentne

 

Usługi wykonujemy na poziomie eksperckim!  
Zachęcamy do kontaktu: biuro@komes.pl lub +48 71 305 07 58!