Paraules clau: Simulación numérica, Flujo multifásico, Modelo Euleriano-Euleriano Numerical Simulation, Multiphase Flow, Eulerian model Simulació numèrica, Flux multifàsic, Model Eulerià-Eulerià
Títol en diferents idiomes: Simulación de un lecho fluidizado gas-sólido en 2D utilizando OpenFoam Gas-Solid Fluidized Bed Simulation in 2D using OpenFoam Simulació d'un llit fluïditzat gas-sòlid en 2D utilitzant OpenFoam
Àrees temàtiques: Ingeniería mecánica Mechanical engineering Enginyeria mecànica
Confidencialitat: No
Curs acadèmic: 2019-2020
Estudiant: González Weiberlen, Diego René
Departament: Enginyeria Mecànica
Drets d'accés: info:eu-repo/semantics/openAccess
Data de la defensa del treball: 2020-09-09
Crèdits del TFM: 15
Director del projecte: Stiriba, Youssef
Resum: Este trabajo consiste en la simulación numérica de un flujo bifásico gas-sólido en un lecho fluidizado en dos dimensiones. El modelo Euleriano-Euleriano es utilizado para la simulación del problema, las ecuaciones que modelan el flujo son las ecuaciones de continuidad y Navier-Stokes promediadas para cada fase. Además, la teoría cinética de sólidos granulares se utiliza para la descripción de las propiedades de la fase sólida. Las simulaciones se llevan a cabo mediante el software OpenFoam, utilizando específicamente el solver twoPhaseEulerFoam. Los resultados obtenidos son validados con datos experimentales y simulaciones disponibles en la literatura. Dos velocidades de entrada de gas 0.38 y 0.46 mis son consideradas, los resultados se analizan mediante la comparación del perfil de fracción de sólidos promedio, caída de presión y tasa de expansión del lecho. En todas las simulaciones realizadas, se constata que los resultados obtenidos se ajustan a los proporcionados por la literatura. Se evalúan dos coeficientes de interacción entre las fases, y se encuentra que el modelo de Syarnlal O' Brien predice mejor el comportamiento de la fracción de sólidos promedio en el lecho que el modelo de Gidaspow. Comparaciones entre regímenes laminar y turbulento para el flujo de gas, en la distribución radial de las partículas en el lecho también fueron realizadas, no se encontraron diferencias apreciables entre el flujo laminar y turbulento, sin embargo, es necesario llevar a cabo estudios posteriores como simulaciones en tres dimensiones para realizar un análisis más completo. This work deals with 2D numerical simulations of two-phase flows in a gas-solid fluidized bed. A general numerical setting has been constructed based on twophase Eulerian-Eulerian model and the kinetic theory of solid particles using twoPhaseEulerFoam solver implemented in the open source CFD package OpenFoam. The numerical results were validated with experimental measurements available in the literature. Two superficial gas velocities ugas = 0.38 and 0.46 m/s were considered, and the the numerical results were analyzed in terms of both instantaneous and time-averaged solid volume fraction, pressure drop, and instantaneous gas velocities. Simulation results are in good agreement with the data available in the literature. Different momentum exchange coefficient for drag modeIs has been tested, and found that the Syamlal O' Brien model provide slightly better results of the averaged solid fraction than the Gidaspow model. Comparison between both regimes of the gas, laminar and turbulent, show no major differences in the averaged solid fraction profile. Further investigations, such as 3D simulations must be achieve in order to provide a complete analysis of the hydrodynamic and the flow pattern. Aquest treball consisteix en la simulació numèrica d'un flux bifàsic gas-sòlid en un llit fluïditzat en dues dimensions. El model Euleriano-Euleriano és utilitzat per a la simulació del problema, les equacions que modelen el flux són les equacions de continuïtat i Navier-Stokes mitjanades per a cada fase. A més, la teoria cinètica de sòlids granulars sutilitza per a la descripció de les propietats de la fase sòlida. Les simulacions es duen a terme mitjançant el programari OpenFoam, utilitzant específicament el solver twoPhaseEulerFoam. Els resultats obtinguts són validats amb dades experimentals i simulacions disponibles a la literatura. Dues velocitats d'entrada de gas 0,38 i 0,46 meves són considerades, els resultats s'analitzen mitjançant la comparació del perfil de fracció de sòlids mitjana, caiguda de pressió i taxa d'expansió del llit. A totes les simulacions realitzades, es constata que els resultats obtinguts s'ajusten als proporcionats per la literatura. S'avaluen dos coeficients d'interacció entre les fases, i es troba que el model de Syarnlal O' Brien prediu millor el comportament de la fracció de sòlids mitjana al llit que el model de Gidaspow. Comparacions entre règims laminar i turbulent per al flux de gas, en la distribució radial de les partícules al llit també van ser realitzades, no es van trobar diferències apreciables entre el flux laminar i turbulent, però, cal dur a terme estudis posteriors com a simulacions en tres dimensions per fer una anàlisi més completa.
Matèria: Enginyeria mecànica
Entitat: Universitat Rovira i Virgili (URV)
Idioma: Castellà
Ensenyament(s): Mecànica de Fluïds Computacional
Títol en la llengua original: Simulación de un lecho fluidizado gas-sólido en 2D utilizando OpenFoam
Data d'alta al repositori: 2020-11-26
Repositori URV