"Eesti Teadusfondi uurimistoetus" projekt ETF9343
ETF9343 "Suure osakeste kontsentratsiooniga turbulentsete kahefaasiliste vooluste matemaatiline modelleerimine ja rakendused (1.01.2012−31.12.2014)", Igor Krupenski, Tallinna Tehnikaülikool, Matemaatika-loodusteaduskond.
ETF9343
Suure osakeste kontsentratsiooniga turbulentsete kahefaasiliste vooluste matemaatiline modelleerimine ja rakendused
Mathematical modelling of turbulent dense flows and applications
1.01.2012
31.12.2014
Teadus- ja arendusprojekt
Eesti Teadusfondi uurimistoetus
ETIS klassifikaatorAlamvaldkondCERCS klassifikaatorFrascati Manual’i klassifikaatorProtsent
4. Loodusteadused ja tehnika4.10. FüüsikaP240 Gaasid, vedelike dünaamika, plasma1.2. Füüsikateadused (astronoomia ja kosmoseteadus, füüsika ja teised seotud teadused)100,0
PerioodSumma
01.01.2012−31.12.201210 365,60 EUR
01.01.2013−31.12.201310 365,60 EUR
01.01.2014−31.12.201410 365,60 EUR
31 096,80 EUR

Kavandatud uuring on pühendatud suure tahkete osakeste kontsentratsiooniga turbulentse kahefaasilise vooluse teoreetilisele ja eksperimentaalsele uurimisele ristküliku-kujulises kanalis. Projekti üldised eesmärgid on: 1.suure tahkete osakeste kontsentratsiooniga turbulentse vooluse matemaatilise mudeli väljatöötamine reaalse ristkülikukujulise ristlõikega pika kanali jaoks, mis on nimetatud mudeli üks erijuhtum, võrreldes eelnevate sarnaste mudelitega (DNS, LES). Selle mudeli eripäraks on: •modelleeritakse osakeste mõju 3D kandevgaasi anisotroopiale, •osake-osake interaktsiooni 3D modelleerimine, •osakeste kulg- ja pöördliikumise 3D modelleerimine, •termiliste efektide arvestamine. 2.kahefaasilise kanalvooluse tingimustes osakeste sadenemise teoreetilise mudeli väljatöötamine: •mudel arvestab vooluste hüdrodünaamikat pindadest möödumisel, •mudel arvestab osakeste ja pinna adhesiivseid omadusi ning võimaldab arvutada osakeste erinevatele pindadele sadenenud kogust nimetatud tüüpi voolustes. Projektiga saadavad tulemused on kasutatavad erinevate seadmete optimaalseks konstrueerimiseks ja struktuurseteks arvutusteks tahkekütuse elektrijaamade koldeprotsessides, pneumotranspordi- ja gaasipuhastusseadmetes.
The proposed research is focused on theoretical and experimental investigations of turbulent dense particulate flow in rectangular channel. General objectives of the project are: 1. Elaboration of robust mathematical model for turbulent dense particulate flow in real long channels with rectangular cross-section that is one of advantages of the given model as compared with former researches of similar flows (DNS, LES). Besides, distinctive features of the model are as follows: - modeling of particles influence on 3D carrier gas anisotropy; - 3D modeling of particle-particle interactions; - 3D modeling of translational and rotational particles motion; - consider of thermal effects. 2. Elaboration of theoretical model of particles deposition under the conditions of dense particulate channel flow. This model will take into account: - hydrodynamics of flow past the surfaces; - adhesive behavior of particles and surface and allow to calculate the amount of particles deposited at various surfaces for the concerned kind of flow. Results obtained within the project can be applied for optimal designing and structural calculations of various devices for solid fuel power plants, pneumo-conveying devices as well as various gas-purifying equipment.
Projekti üldised eesmärgid taotlemisel olid: 1.suure tahkete osakeste kontsentratsiooniga turbulentse vooluse matemaatilise mudeli väljatöötamine reaalse ristkülikukujulise ristlõikega pika kanali jaoks. 2.kahefaasilise kanalvooluse tingimustes osakeste sadenemise teoreetilise mudeli väljatöötamine. See mudel arvestab vooluste hüdrodünaamikat pindadest möödumisel, osakeste ja pinna adhesiivseid omadusi ning võimaldab arvutada osakeste erinevatele pindadele sadenenud kogust nimetatud tüüpi voolustes. Teostatud uurimistööde käigus teostati järgmised tööd: 1) viidi läbi suure tahkete osakeste kontsentratsiooniga turbulentse vooluse matemaatiline modelleerimine keevkihi tingimustes; 2)tahkete osakeste tasapinnalisele plaadile väljasadenemise matemaatiline modelleerimine; 3) teostati teoreetiliste tulemuste eksperimentaalne testimine. Uuringutes saadi järgmised tulemused: 1) 3D RANS lähendusmeetodiga on välja töötatud 3D RSTM mudel gaas-tahked osakesed kanalvooluse jaoks, mis võimaldab matemaatiliselt kirjeldada tahkete osakeste mõju anisotroopsele turbulentsile, osakeste vaheliste põrkumiste mõju kihipealses ruumis keevkihiprotsessi puhul, osakeste kolmemõõtmelise liikumise mõju gaasivooluse parameetritele ja soojuslikke efekte tööstuslikus keevkihtseadmes; 2) kahevedeliku ja tõenäosuse meetodil on välja töötatud 2D RANS mudel osakeste väljasadenemise kirjeldamiseks tasapinnalisele plaadile, mis võtab arvesse nii plaadi voolusega uhtmise hüdrodünaamilised eripärasused kui ka osakeste ja plaadi adhesioonilised omadused. Antud uuringu tulemused on vajalikud keevkihtkatelde projekteerimisel ja moderniseerimisel. Samuti on tulemused vajalikud paljude muude tööstuslike protsesside nagu põlevkiviõli tootmine, pulbermaterjalide pneumotransport, suitsugaaside puhastamine jne. insenertehniliste arvutuste teostamisel. Saadud tulemused võimaldavad kahefaasiliste vooluste teooriat edasi arendada järgmistes suundades: 1) osakeste vaheliste põrkeprotsesside kirjeldamine mitteisotermiliste vooluste tingimustes, 2) täiustada osakeste pinnale sadenemise arvmudeleid.