بررسی عددی تاثیر پروانه های اصلاح شده جریان محوری PBT بر روی انرژی جنبشی توربالانسی

انرژی جنبشی توربالانسی، یکی جنبه مهم از میدان جریان است که میتواند بر سایش و اتلاف توان مصرفی در تجهیزات اختلاط تاثیر بگذارد. به منظور کاهش سایش و اتلاف توان در تجهیزات اختلاط، یک سری پروانه های اصلاح شده جزیان محوری (PBT) پیشنهاد شده است، که در این پژوهش با استفاده از دینامیک سیالات محاسباتی (CFD) به بررسی تاثیر پروانه های اصلاح شده بر انرژی جنبشی توربالانسی و توان مصرفی در مخازن همزن دار پرداخته شده است. به منظور شبیه سازی رفتار جریان دو فازی جامد- مایع، از دیدگاه اولرین- اولرین (E-E) و رفتار جریان آشفته در مخزن، از مدل k-ε استاندارد استفاده شد. همچنین، رویکرد چهارچوب مرجع چندگانه (MRF) برای شبیه سازی پروانه در ناحیه چرخان، اعمال شد. ابتدا ویژگی توزیع فشار در اطراف تیغه ها مورد بررسی قرار گرفت. در ادامه، توزیع انرژی جنبشی آشفتگی و یکنواختی آن با استفاده از تحلیل گردابه های دنباله دار مورد مطالعه و تفسیر قرار گرفت و قدرت اختلاط دستگاه بررسی شد. نتایج شبیه سازی نشان داد که، انرژی جنبشی توربالانسی جریان، با اصلاح تیغه ها در راستای طول و لبه، کاهش می یابد و توزیع آن نسبت به پروانه سنتی PBT ، یکنواخت تر میشود. به طور خاص، اصلاح تیغه ها در جهت عرضی، باعث افزایش ۷۱ % یکنواختی آشفتگی و کاهش حدود ۱۰ % مصرف انرژی می شود. همچنین اصلاح تیغه ها در جهت طولی، باعث افزایش ۶۸ % یکنواختی آشفتگی و کاهش ۲۲ % مصرف انرژی میشود. در نتیجه، اصلاح تیغه ها، می تواند انرژی جنبشی توربالانسی را تا حد زیادی کاهش داده و توزیع آن را در مخزن، یکنواخت تر کند و در نهایت باعث کاهش توان مصرفی در مخزن شود.

کلیدواژه ها:

مخزن همزن دار ، پروانه های اصلاح شده ، انررژی جنبشی توربالانسی ، توان مصرفی ، دینامیک سیالات محاسباتی