بررسی تجربی و شبیه سازی عددی یک جریان سه فازی بستر سیال به کمک ردیابی تصویری ذرات

به لحاظ اهمیت اثرات پاشش فاز مایع در راکتورهای بالارونده شکست کاتالیستی سیال (FCC)، بررسی تجربی و شبیه سازی مشخصه های هیدرودینامیکی یک بستر سیال سه فازی مورد توجه قرار گرفته است. بر اساس یک مدل سه بعدی گذار، یک شبیه سازی سرد با رویکرد اویلری مشابه شرایط واقعی جریان انجام گرفت. در کار حاضر، معادلات حاکم، شامل پیوستگی، ممنتوم و انتقال حرارت برای فازها، یک معادله دمای دانه ای برای تعیین برهم کنش ذرات جامد مطابق تئوری سینتیک جریان دانه ای و یک مدل اغتشاش پراکنده، برای توصیف اثرات آشفتگی جریان چندفازی به کار برده شدند. حل معادلات به کمک روش حجم محدود صورت گرفت. علاوه بر توزیع کسر حجمی فازها، برای تعیین سرعت ذرات جامد به شیوه ردیابی تصویری ذرات (PIV)، از یک سامانه تصویربرداری دیجیتالی برداشت سریع استفاده شد. با اعمال الگوریتم همبستگی متقابل، مقادیر و نیز توزیع سرعت محوری و شعاعی ذرات در ارتفاعات مختلف رایزر به دست آمدند. نتایج شبیه سازی دوفازی نشان می دهد که در اکثر مقاطع یک توزیع سهموی از سرعت ذرات وجود دارد، به گونه ای که سرعت در نزدیکی دیواره بستر مقادیر کمتری نسبت به نواحی میانی دارد. متقابلا، نتایج سه فازی آشکار می کند که فاز سوم تزریق شده تغییرات عمده ای را در الگوی جریان ایجاد کرده است. نتایج شبیه سازی بر پایه CFD مطابقت خوبی با داده های تجربی نشان می دهد.