مدلسازی جریان چندفازی با مدل فاز گسسته (Discrete Phase Model (DPM

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.