شبیه‌سازی عددی جریان‌ گل‌آلود سه‌بعدی حاوی دو ذره در یک کانال آزمایشگاهی در حضور مانع

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 مهندسی مکانیک، دانشگاه زنجان، زنجان، ایران

2 گروه مهندسی مکانیک، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه زنجان

چکیده

در این پژوهش انتشار جریان چگال پیوسته سه بعدی حاوی دو نوع ذره در برخورد با مانع به روش گردابه های بزرگ و با استفاده از کد اپن فوم، بهصورت عددی مدل سازی شده است. از روش اویلری-اویلری استفاده شده است و برای هر نوع ذره یک معادله غلظت، که دارای پارامتر سقوط ذرات است، حل میشود. به منظور بررسی اثر مانع بر روی رفتار جریان و رسوب‌گذاری، مسئله برای کانال با مانع و بدون مانع حل شده است. جریان برای ذرات با سه قطر متفاوت، 12، 20 و 30 میکرون شبیه سازی شده است. اثر غلظت ورودی ذرات نیز با تغییر غلظت ورودی به صورت 6/0 و 3/0 مورد مطالعه قرار گرفته است. شکل کلی پروفیل سرعت در حالتی که مانع حضور دارد مشابه حالت بدون مانع است. نتایج نشان می‌دهند که در شرایط ورودی مشابه، قبل از مانع تغییر چندانی در پروفیل سرعت جریان در حالت با مانع و بدون مانع ایجاد نمی‌شود، ولی حضور مانع سرعت ماکزیمم جریان را 10% کاهش می دهد. همچنین بار ذرات معلق نیز در عرض کانال برروی مانع کاهش می‌یابد. در حالت شبه پایدار نهایی، غلظت ماکزیمم (بعد از مانع) 3/%15 نسبت به حالت بدون مانع کاهش یافته است. با افزایش قطر ذرات تا 20 و 30 میکرون، ماکزیمم غلظت به ترتیب 5/12% و 3/22% افزایش می‌یابد. بار ذرات معلق نیز برای ذرات با قطر 20 و 30 میکرون به ترتیب 21% و 68% کاهش می‌یابد. تغییر غلظت ورودی در حالت ذره با قطر کمتر، موجب افزایش بار ذرات معلق شده است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Numerical simulation of three-dimensional and bi-disperse particle-laden turbidity current in an experimental channel in presence of obstacle

نویسندگان [English]

  • Saba Teymouri 1
  • Ehsan Khavasi 2
1 Department of Mechanical Engineering, University Of Zanjan, Zanjan, Iran.
2 Mechanical engineering department, University of Zanjan
چکیده [English]

In the present study, the propagation of a continuous three-dimensional, in the collision with obstacle and bi-disperse particle-laden turbidity current with a large eddy simulation method was modeled. Due to the presence of large number of suspended particles, the Eulerian-Eulerian method has been used and for each particle a concentration equation, which the particle settling velocity has been added to, is solved. The density current is simulated for particles with three different diameters 12, 20 and 30 microns. The inlet concentration effect of the particles has been studied by changing the inlet concentration to 0.6 and 0.3. The results show that in the same entrance conditions, before the obstacle, there is no significant change in the current speed profile in with and without obstacle state, but presence of an obstacle decreases the maximum velocity by 10%, also the amount of suspended particles on the obstacle decreases in channel width. In the final semi-stable state, the maximum concentration (after obstacle) 15.3% is reduced in compared to without obstacle state. By increasing the particle diameter to 20 and 30 microns, the maximum concentration is increased by 12.5% and 22.3%, the amount of suspended particles also decreases by 68% and 21%, respectively. As a result, particles with larger diameter precipitate more and rapidly and fine particles are transported over longer intervals by current. Changing the inlet concentration in the case of smaller diameter particle increases the amount of suspended particles by 11.2% and current will have more capability for carrying suspended particles.

کلیدواژه‌ها [English]

  • density continuous current
  • obstacle
  • turbidity
  • particles
  • LES