بخشی از مقاله
چکیده
در این پروژه، به بررسی مجدد یک هندسهی جدید که پیش از این توسط Li و همکارانش پیشنهاد شدهبود ، پرداخته شدهاست. در این مدل سعی بر این بودهاست که محدودیتهای هندسهی متقارن و کارتزین دو بعدی در شبیهسازی بسترهای سیال گاز - جامد استوانهای بهبود یابد. در مدل جدید از ترکیب فرضیات مفید دو هندسهی کارتزین دو بعدی و متقارن بهره گرفته شدهاست.
این مدل شامل یک صفحهی نازک مرکزی و دو گوه است. مدل پیشنهاد شده در مقیاس آزمایشگاهی مجددا شبیه-سازی شدهاست. شبیه سازی با استفاده از مدل مرسوم 2 بعدی و مدل جدید انجام شده است و جزئیات این شبیهسازیها با دادههای آزمایشگاهی مورد مقایسه قرارگرفته است. در مقایسه با مدل 2 بعدی، مدل جدید عملکرد بهتری نسبت به دادههای آزمایشگاهی نشان داد که با نتایج گزارش شده پیش از آن مطابقت دارد و بیانگر اعتبار هندسهی پیشنهاد شدهاست.
-1 مقدمه
در مدل متقارن محوری، غلظت زیاد جامد و جریان رو به پایین در محور مرکزی، برای بستر سیال حبابی پیشبینی میشود که با مشاهدات آزمایشگاهی مطابقت ندارد. مشاهدات آزمایشگاهی بیان میکنند که در محور مرکزی جریان رو به بالا و همراه با فضای خالی زیاد است. بنابراین برای رفع این نقایص، محققان مدل دو بعدی را بهطور کامل مورد بررسی قرار دادند. در این مدل اجازه عبور ذرات از محور مرکزی داده شده و دیگر تجمع ذرات جامد دیده نمیشود.
نتایج حاصل از این بررسیها به صورت کیفی سازگاری بیشتری با دادههای آزمایشگاهی نشان داد و همچنین زمانی که بررسی سه بعدی سیستمی امکانپذیر نبود مدل دو بعدی ترجیح دادهشد. با این وجود با بررسیهایی که محققان انجام دادند، این مدل دو بعدی هم با وجود کاربرد بسیار مجدودیتهایی نسبت به مدل سه بعدی دارد .[5-1]
در این پروژه، یک مدل محاسباتی شبه دو بعدی در نظر گرفته شدهاست که فرضیات مدل دو بعدی و مدل متقارن محوری را ترکیب کرده و مدلی با هندسه جدید برای به کار گیری مزیتهای هر دو مدل، به کار گرفته شدهاست. -2 شبیه سازی در مطالعات پیشرو، تمرکز روی تایید اعتبار هندسه جدید برای رژیم حبابی در مقابل دادههای آزمایشگاهی موجود است. دادههای آزمایشگاهی مربوط به آزمایشات Makkawi و همکاران [6] است.
-1-2 هندسه جدید با توجه به اینکه محققانی که هندسه مورد بررسی را پیشنهاد کردند [7] اطلاعات طراحی آن را منتشر نکردند، در این پروژه ابتدا به طراحی هندسه و سپس به شبیهسازی مجدد پرداخته شدهاست. هندسه جدید شامل دو گوه که به وسیلهی یک صفحه نازک به هم متصل شدهاند برای بهرهگیری از مزایای هر دو مدل متقارن محوری و کارتزین 2 بعدی طراحی شدهاست. نسبت بین نصف عرض صفحه و شعاع گوه قابل تنظیم است و ضخامت صفحه را تعیین میکند. برای نسبتهای L/R خیلی کوچک، مدل به سمت مدل متقارن محوری میل میکند و برای نسبتهای L/R خیلی بزرگ و نزدیک به واحد شبیهسازی 2 بعدی خواهد شد.
-2-2 شرایط آزمایش ها به منظور شبیهسازی این آزمایشات از اطلاعات موجود در جدول - 1 - استفاده شدهاست. این شبیه سازی برای مدت زمان 20 ثانیه انجام گرفته و 10 ثانیه نخست آن برای عدم تاثیرگذاری شرایط ابتدایی صرف نظر شدهاست. -3 موارد بررسی شده در این پروژه، هم شبیهسازی 2 بعدی و هم شبیهسازی با هندسه جدید انجام گرفته و نتایج آن با داده- های آزمایشگاهی مقایسه شده است. در این شبیهسازیها به بررسی پارامترهای مختلفی پرداخته شدهاست، اعم از تاثیر شرایط مرزی دیواره برای فاز جامد و تاثیر نسبت L/R بررسی شده است.
-4 نتایج
-1-4تاثیر شرایط مرزی
به منظور بررسی تاثیر شرایط مرزی دیواره برای فاز جامد در سیستم مورد بحث، سه شرط مرزی free slip، no slip و partial slip بررسی شده اند و نتایج در شکل 1 آورده شده اند.
