مدل فاز گسسته (Discrete Phase Model (DPM

مدل فاز گسسته (Discrete Phase Model (DPM یکی از روش‌های بسیار کاربردی در شبیه سازی جریان‌های چند فازی است. پیشرفت دینامیک سیالات محاسباتی زمینه را برای درک بهتر پدیده‌های جریا‌ن‌های چند فازی فراهم نموده است. در حال حاضر دو رویکرد برای حل عددی جریان‌های چند فازی  وجود دارد. رویکرد اول روش اویلر-لاگرانژ (Euler-Lagrange) می‌باشد. رویکرد دوم نیز به روش اویلر-اویلر معروف است. عمده‌ترین روش‌های اویلر-اویلری که در این سایت نیر بطور کامل تشریح شده‌اند عبارتند از:

یکی از مهمترین روش‌های اویلری لاگرانژی، مدل فاز گسسته Discrete Phase Model: DPM می‌باشد که در ادامه بررسی شده است. در این متد فاز پیوسته با استفاده از معادلات ناویراستوکس حل می‌شود. در حالیکه فاز گسسته از روی رهگیری تعداد زیادی از ذرات، حباب‌ها و یا قطرات عبوری از میدان جریان پیوسته محاسبه شده شبیه سازی می‌شود. لازم به توضیح است که فاز گسسته می‌تواند با فاز پیوسته تبادل ممنتم، جرم و انرژی داشته باشد. این روش با نادیده گرفتن اندرکنش ذرات (و همچنین قطرات و حباب‌ها) با یکدیگر بسیار ساده‌تر هم می‌شود. البته این مهم زمانی اتفاق می‌افتد که فاز گسسته حتی با وجود داشتن جرم زیاد، از حجم بسیار کمتری (کمتر از 10 درصد) نسبت به فاز پیوسته برخوردار باشد. پس از هر تکرار از محاسبات فاز پیوسته مسیرهای ذرات (همینطور حباب‌ها یا قطرات) بطور جداگانه و مستقل محاسبه و مشخص می‌شود.

مدل DPM برای شبیه‌سازی خشک کن اسپری، احتراق زغال و سوخت مایع و برخی مسائل جریان پر-ذره (Particle-Laden) مناسب می‌باشد. از طرفی برای شبیه سازی مسائلی نظیر مخلوط‌کن‌های مایع-مایع، بسترهای سیالیزه شده (Fluidized Bed) و هر مسئله دیگری که از کسر حجمی فاز گسسته نتوان چشم‌پوشی کرد، استفاده از این روش به هیچ عنوان توصیه نمی‌گردد. برای کاربردهای این چنینی، اندرکنش ذره-ذره با استفاده از راهکار Discrete Element Model (DEM) محاسبه می‌شود.

مهمترین موضوعات مورد بحث در مدل DPM عبارتند از:
  • تئوری حرکت ذره (Particle Motion Theory)
  • قوانین ضریب درگ (Laws for Drag Coefficients)
  • قوانین تبادل حرارتی و جرمی ذره/قطره با فاز پیوسته (Laws for Heat and Mass Exchange)
  • تئوری تعادل مایع-بخار (Vapor Liquid Equilibrium Theory)
  • میانگین‌گیری خواص فیزیکی (Physical Property Averaging)
  • تئوری بازگشت ذره-دیواره (Wall-Particle Reflection Model Theory)
  • تئوری مدل جت دیوار (Wall-Jet Model Theory)
  • تئوری مدل فیلم دیوار (Wall-Film Model Theory)
  • فرسایش دیوار (Wall Erosion)
  • تئوری انتقال حرارت در برخورد ذره به دیواره (Particle–Wall Impingement Heat Transfer Theory)
  • تئوری مدل اتمایزر (Atomizer Model Theory)
  • تئوری مدل شکست ثانویه (Secondary Breakup Model Theory)
  • تئوری برخورد و انعقاد قطرات (Collision and Droplet Coalescence Model Theory)
  • مدل برخورد روش المان گسسته (Discrete Element Method Collision Model)
  • کوپلینگ یک‌ طرفه و دو طرفه (One-Way and Two-Way Coupling)
  • متوسط گیری گره‌ای (Node Based Averaging)

 

ادامه دارد…

بازگشت

مطالب مرتبط

حل میدان‌های جریان‌های چند فازی با استفاده از نرم افزارهای CFD

مدلسازی جریان چندفازی با استفاده از روش VOF

مدلسازی جریان چندفازی با استفاده از روش Mixture

مدلسازی جریان چندفازی با استفاده از روش Eulerian

برای کسب اطلاعات بیشتر با ما تماس بگیرید

محمدرضا کلیچ