جلسه دفاع از پایان‌نامه:آقای نیما عظیمی اولیایی، گروه آموزشی تبدیل انرژی
 خلاصه خبر: توسعه و بهبود مدل های آشفتگی به منظور شبیه سازی جریان در فرآیند نمک زدایی از نفت خام توسط هیدروسیلیکون ها
چکیده:مدل‌هاي آشفتگي مرتبه‌ي اول علی‌رغم اينکه حجم محاسباتي کمي دارند، در مدل کردن جريان آشفته‌ي چرخشی و دارای انحنای خط جریان ناتوان هستند. از طرفي، مدل‌هاي مرتبه‌ي دوم مثل مدل تنش رينولدزي که عموما این جریان‌ها از جمله جريان آشفته‌ي داخل هيدروسيکلون را به کمک آن مدل‌سازي مي‌کنند، هزينه‌ي محاسباتي بسيار بالايي دارد. این مطالعه سعی در بهبود نتایج حل عددی و همچنین پایین آوردن هزینه محاسباتی جریان‌های آشفته چرخشی و دارای انحنا مثل جریان در یک لوله خمیده، جریان چرخشی در هیدروسیکلون و غیره دارد. جریان‌های آشفته‌ای که در معرض چرخش و انحنا هستند، ترم‌های تولید در معادله انتقال تنش رینولدز را تحت تاثیر قرار می‌دهند. بررسی و در نظر گرفتن این اثرات، از برتری‌های مدل تنش رینولدز می‌باشد. اما همگرا کردن این مدل‌ها در مقایسه با مدل‌های ویسکوزیته آشفتگی مرتبه اول، در جریان‌های پیچیده کمی مشکل است. در این پایان‌نامه با بهبود ضرایب تابع چرخش مدل‌های تصحیح انحنا سعی در بهبود ترم تولید معادلات آشفتگی شده است. همچنین در کنار این مدل تصحیح انحنا، از یک مدل تنش رینولدز جبری نیز برای بررسی نتایج جریان‌های چرخشی و انحنادار استفاده شده است. پیش از شبیه‌سازی جریان دوفازی داخل هیدروسیکلون نمک‌زدای بای، ابتدا برای صحت‌سنجی کدهای توسعه داده شده و همچنین بدست آوردن ضریب مطلوب تابع چرخش مدل تصحیح انحنای بهبود یافته، یک هیدروسیکلون نفت‌زدا و تک‌فاز که نتایج تجربی آن در دسترس است، شبیه‌سازی شده است. در این مساله، مدل دو معادله‌ای انتقال تنش برشی پروفیل‌های کاملا اشتباهی را برای توزیع سرعت ارائه می‌دهد، درحالی‌که نتایج حاصل از مدل تصحیح انحنای بهبود یافته با ضریب 75/0=Cr2 بسیار مطلوب و نزدیک به داده‌های تجربی و مدل تنش رینولدزی می‌باشد. همچنین نتایج مدل تنش رینولدز جبری هرچند نسبت به مدل انتقال تنش برشی بسیار بهتر است، اما در مقایسه با مدل تنش رینولدزی برای این جریان‌ها که شدت چرخش بسیار بالایی دارند، با مقداری خطا همراه است. اما مهم‌ترین برتری دو مدل تصحیح انحنای بهبود یافته و تنش رینولدز جبری در کنار دقت قابل‌قبول این مدل‌ها این است که هزینه محاسباتی را به مقدار قابل ملاحظه‌ای نسبت به مدل تنش رینولدزی کاهش می‌دهند. برای مساله هیدروسیکلون تک‌فازی، در شرایط برابر، مدل تصحیح انحنای بهبود یافته تا بیشتر از 8 برابر سریع‌تر از مدل تنش رینولدزی به شرایط همگرایی می‌رسد. لذا استفاده از این مدل برای شبیه‌سازی جریان‌های چرخشی و انحنادار بسیار به‌صرفه است. در انتها و با بررسی صحت‌سنجی نتایج، با کمک این دو مدل تصحیح انحنای بهبودیافته و تنش رینولدز جبری، جریان داخل یک هیدروسیکلون نمک‌زدا شبیه‌سازی شده است. از رویکرد اویلری- اویلری برای شبیه‌سازی جریان چندفازی استفاده شده است. همچنین برای مدل‌سازی آشفتگی نیز از رویکرد آشفتگی مخلوط استفاده شده است. مدل تصحیح انحنای بهبود یافته نسبت به غیر ایزوتروپ بودن جریان حساس بوده و فرم کلی پروفیل رانکین را برای سرعت مماسی به‌درستی پیش‌بینی کرده اما پروفیل سرعت مماسی بدست آمده از مدل تنش رینولدز جبری با خطا همراه است. هرچند که فرم پروفیل‌های آن نسبت به مدل انتقال تنش برشی بهتر است. همچنین با بررسی کانتورهای کسر حجمی بدست آمده از این دو مدل همانطورکه انتظار می‌رفت ملاحظه شد که قطرات آب به دلیل چگالی بیشتر در نزدیکی دیواره تجمع کرده و از ناحیه زیرکش هیدروسیکلون خارج می‌شود. 9 مهر 1398 / تعداد نمایش : 1289
|