Investigation of the prolate ellipsoidal particle motion in a swirling flow | Vestnik Tomskogo gosudarstvennogo universiteta. Matematika i mekhanika – Tomsk State University Journal of Mathematics and Mechanics. 2016. № 3(41).

Investigation of the prolate ellipsoidal particle motion in a swirling flow

In this paper, the investigations of the prolate ellipsoidal particles movement in a swirling flow were carried out. The motion of small particles relative to the carrier fluid flow is insignificant. As a result, the smallest particles move along a helical path at an approximately cylindrical surface. Large particles affected by centrifugal force move to the walls of the outer cylinder along a conical surface. Increasing of the angular velocity of the cylinders leads to an increase in the centrifugal force which intensifies the radial motion of the particles to the outer cylinder. It is found that, depending on the particle orientation in the space, both upward and downward motions are possible. The movement is caused by particular drag force influence on the ellipsoidal particle. The drag force is characterized by the horizontal and vertical components. The horizontal component for heavy particles with density value greater than that of the carrier medium is directed towards the axis of symmetry. The direction of the vertical component of the drag force depends on the orientation of the particles in the space. Utilizing the particle slip velocity model, the regimes of upward and downward movement are defined. Dependencies for the determination of particle velocity components are proposed. It is found that the gravitational settling velocity of the particle decreases with an increase in the value of the Froude number. In the case of a strong swirling flow, the motion of the particle becomes upward.

Download file
Counter downloads: 248

Keywords

механика жидкости, частицы, дисперсная фаза, закрученный поток, сепарация, mechanics of fluid, particles, dispersed phase, swirling flow, separation

Authors

NameOrganizationE-mail
Matvienko Oleg ViktorovichTomsk State Universitymatvolegv@mail.ru
Andropova Antonina OlegovnaTomsk State Universityalina-andriasyan@yandex.ru
Andriasyan Alina ValerrievnaTomsk State University of Architecture and Buildingalina-andriasyan@yandex.ru
Mamadraimova Nazira AbdiraimovnaTomsk State University of Architecture and Buildinga.o.andropova@gmail.com
Всего: 4

References

Crowe C., Sommerfeld M., Tsuji Ya. Multiphase Flows with Droplets and Particles. CRC Press, 1998. 472 p.
Островский Г.М. Прикладная механика неоднородных сред. СПб.: Наука, 2000. 359 с.
Кутепов A.M., Полянин Л.Д. Запрянов З.Д. и др. Химическая гидродинамнка: справочное пособие. М.: Бюро Квантум, 1996.
Матвиенко О.В., Евтюшкин Е.В. Математическое исследование сепарации дисперсной фазы в гидроциклоне при очистке вязкопластических буровых растворов // Инженерно-физический журнал. 2011. Т. 84. № 2. С. 230-238.
Clift R., Grace J.R., Weber M.E. Bubbles, drops and particles. NY: Academ Press, 1978. 380 p.
Rubinow S.I., Keller J.B. The transverse force on spinning sphere moving in a viscous fluid //J. of Fluid Mech. 1965. V. 22. P. 385-400.
Матвиенко О.В., Данейко А.М. Исследование ударного взаимодействия частиц в потоке // Изв. вузов. Физика. 2013. Т. 56. № 9-3. С. 190-192.
Матвиенко О.В., Андропова А.О. Исследование движения частицы в потоке жидкости вблизи подвижной стенки // Вестник Томского государственного университета. Математика и механика. 2015. № 4. С. 85-92.
Матвиенко О.В., Евтюшкин Е.В., Андропова А.О. Применимости модели дрейфа частиц для моделирования переноса дисперсной фазы в потоке // Вестник Томского государственного университета. Математика и механика. 2015. № 5 (37). С. 76-83.
Шлихтинг Г. Теория пограничного слоя. М.: Наука, 1974.
Матвиенко О.В., Базуев В.П., Агафонцева М.В. Исследование динамики пузырька в закрученном потоке нелинейно-вязкой жидкости // Вестник Томского государственного архитектурно-строительного университета. 2012. № 4 (37). С. 144-156.
Хаппель Дж., Бреннер Г. Гидродинамика при малых числах Рейнольдса. М.: Мир, 1976.
Bottner C.U., Sommerfeld M. Numerical calculation of powder painting using the Euler/Lagrange approach // Powder Technology. 2002. V. 125. P. 206-216.
Матвиенко О.В., Агафонцева М.В. Численное исследование процесса дегазации в гидроциклонах // Вестник Томского государственного университета. Математика и механика. 2012. № 4(20). С. 107-118.
 Investigation of the prolate ellipsoidal particle motion in a swirling flow | Vestnik Tomskogo gosudarstvennogo universiteta. Matematika i mekhanika – Tomsk State University Journal of Mathematics and Mechanics. 2016. № 3(41).

Investigation of the prolate ellipsoidal particle motion in a swirling flow | Vestnik Tomskogo gosudarstvennogo universiteta. Matematika i mekhanika – Tomsk State University Journal of Mathematics and Mechanics. 2016. № 3(41).

Download full-text version
Counter downloads: 671