بررسی عددی اثر نسبت ابعاد مخازن کم‌عمق بر ساختار گردابه‌ای و الگوی جریان

کد مقاله : 1074-CONFIHA

نویسندگان

حامد سرورام * عضو هیئت علمی

چکیده مقاله

ارزیابی دقیق هیدرودینامیک مخازن کم‌عمق برای بهبود راندمان ته‌نشینی و مدیریت فرآیندهای رسوب‌گذاری حیاتی است. در این پژوهش، الگوی جریان آشفته و ناپایداری‌های گردابه‌ای در مخازن مستطیلی با نسبت‌های ابعادی مختلف، به‌صورت سه‌بعدی و دوفازی (VOF) در نرم‌افزار OpenFOAM شبیه‌سازی شد. جهت مدل‌سازی، از حلگر interFoam و مدل آشفتگی k-ω" SST" به‌دلیل توانمندی در پیش‌بینی دقیق جدایش جریان و گرادیان فشار معکوس استفاده گردید. مدل پس از اعتبارسنجی با داده‌های آزمایشگاهی مرجع، در پنج سناریوی هندسی تحلیل شد. انطباق بالای نتایج عددی با داده‌های آزمایشگاهی دقت بالای مدل را تأیید کرد. یافته‌ها نشان می‌دهد با افزایش نسبت طول به عرض، تقارن الگوی جریان مختل شده و جت ورودی دچار انحراف می‌شود. این رفتار نامتقارن، با تغییر ابعاد نواحی بازچرخشی و تشکیل یک گردابه غالب همراه است. تحلیل بردارهای سرعت نشان می‌دهد که در این شرایط، سرعت بازچرخشی معکوس تا 0.02 m/s افزایش می‌یابد. این پدیده بیانگر تشکیل نواحی رکود در مجاورت دیواره‌ها و افزایش پتانسیل ته‌نشینی رسوبات در این مناطق است. نتایج این تحقیق، چارچوبی کارآمد برای بهینه‌سازی هندسی مخازن جهت کنترل رسوب‌گذاری ارائه می‌دهد.

کلیدواژه ها

مخزن کم‌عمق، مدل‌سازی دوفازی VOF، مدل آشفتگی k-ω" SST" ، ساختار گردابه‌ای، OpenFOAM

وضعیت: پذیرفته شده برای ارائه شفاهی