Mathematical modeling of a turbulent flow in a centrifugal separator | Vestnik Tomskogo gosudarstvennogo universiteta. Matematika i mekhanika – Tomsk State University Journal of Mathematics and Mechanics. 2021. № 71. DOI: 10.17223/19988621/71/10

Mathematical modeling of a turbulent flow in a centrifugal separator

The numerical results of mathematical modeling of a two-phase axisymmetric swirling turbulent flow in a separation zone of a centrifugal separator are presented. The motion of the carrier gas flow is described by the Reynolds-averaged Navier-Stokes equations. A system of equations is enclosed by the Spalart-Allmaras turbulence model. The study is based on the obtained fields of averaged velocities of the carrier medium, with account for turbulent diffusion. Numerical solution to the problem is implemented using the semi-implicit method for pressure linked equations (SIMPLE). The results obtained when the solid phase effect on the air flow dynamics is taken into account are compared with those obtained when the effect is left out of account. The numerical calculations are validated using the experimental data.

Download file

Counter downloads: 90

Keywords

Reynolds-averaged Navier-Stokes equations, SA model, centrifugal air separator, vorticity, iteration, eddy viscosity, tridiagonal matrix algorithm, noslip condition, hydrostatic pressure, SIMPLE

Authors

Name	Organization	E-mail
Malikov Zafar M.	Uzbekistan Institute of Mechanics and Seismic Stability of Structures named after M.T. Urazbayev	malikov.z62@mail.ru
Madaliev Murodil E.	Uzbekistan Institute of Mechanics and Seismic Stability of Structures named after M.T. Urazbayev; Fergana Polytechnic Institute	madaliev.me2019@mail.ru

Всего: 2

References

Гупта А., Лили Д., Сайред Н. Закрученные потоки. М.: Мир, 1987. 590 с.

Muntean S., Susan-Resiga R.F., Bosioc A.I. Numerical investigation of the jet control method for swirling flow with precessing vortex rope // Proc. 3th IAHR International Meeting of the Workgroup on Cavitation and Dynamic Problems in Hydraulic Machinary and Systems, October 14-16, 2009, Brno, Czech Republic.

Okulov V.L., Sorensen J.N. Maximum efficiency of wind turbine rotors using Joukowsky and Betz approaches // Journal of Fluid Mechanics. 2010. V. 649. P. 497-508.

Syred N. A review of oscillation mechanisms and the role of the precessing vortex core (PVC) in swirl combustion systems // Prog. Energy Combust. Sc. 2006. V. 32 (2). P. 93-161.

Derksen J.J. Separation performance predictions of a Stairmand high-efficiency cyclone // AIChEJ. 2003. V. 49. No. 6. P. 1359-1371.

Spalart P.R., Allmaras S.R. A one-equation turbulence model for aerodynamic flow // AIAA Paper. 1992. V. 12. No. 1. P. 439-478.

Лойцянский Л.Г. Механика жидкости и газа. М.: Наука, 1987. 840с.

Bradshaw P., Ferriss D.H., Atwell N.P. Calculation of boundary layer development using the turbulent energy equation // J. Fluid Mech. 1967. V. 28. P. 593-616

von Mises R. Bemerkungen zur Hydrodinamik. Zeitschrift fur Angewandte Mathematik und Mechanik. 1927. V. 7. P. 425.

Patankar S.V. Numerical Heat Transfer and Fluid Flow. Taylor&Francis, 1980.

Launder B.E., Spalding D.B. Lectures in Mathematical Models of Turbulence. London: Academic Press, 1972. 169 p.

Маликов З.М., Йулдашев А.Т., Мадалиев М.Э. Экспериментальное исследование эффективности центробежного воздушно-проходного сепаратора // Проблемы механики. 2019. № 3. C. 27-30.

Madaliev M.E. Numerical solution of the problem on a centrifugal separator based on SA and SARC turbulence models // International Journal of Advanced Research in Science, Engineering and Technology. 2019. V. 6. Iss. 7. P. 10118-10124.

Василевский М.В., Зыков Е.Г. Расчет эффективности очистки газа в инерционных аппаратах. Томск: Изд-во ТПУ, 2005. 86 с.

Шиляев М.И., Шиляев А.М. Моделирование процесса пылеулавливания в прямоточном циклоне. 1. Аэродинамика и коэффициент диффузии частиц в циклонной камере // Теплофизика и аэромеханика. 2003. Т. 10. № 2. С. 157-170.

Шиляев М.И., Шиляев А.М. Моделирование процесса пылеулавливания в прямоточном циклоне. 2. Расчет фракционного коэффициента проскока // Теплофизика и аэромеханика. 2003. Т. 10. № 3. С. 427-437.

Баранов Д.А., Кутепов А.М., Лагуткин М.Г. Расчет сепарационных процессов в гидроциклонах // Теоретические основы химической технологии. 1996. Т. 30. № 2. С. 117-122.

Ахметов Т.Г., Порфильева Р.Т., Гайсин Л.Г. Химическая технология неорганических веществ. Кн. 1. М.: Высшая школа, 2002. 688 с.

Платонов Д.В, Минаков А.В., Дектерев А.А., Сентябов А.В. Численное моделирование пространственных течений с закруткой потока // Компьютерные исследования и моделирование. 2013. Т. 5. № 4. С. 635-648.

Турубаев Р.Р., Шваб А.В. Численное исследование аэродинамики закрученного потока в вихревой камере комбинированного пневматического аппарата // Вестник Томского государственного университета. Математика и механика. 2017. № 47. С. 87-98.

Хмелева М.Г., Даммер В.Х., Тохметова А.Б., Миньков Л.Л. Численное исследование вихреобразования в жидком металле под действием дискового завихрителя // Вестник Томского государственного университета. Математика и механика. 2017. № 46. С. 76-85.

Борзенко Е.И., Рыльцева К.Е., Шрагер Г.Р. Численное исследование характеристик течения неньютоновской жидкости в трубе с внезапным сужением // Вестник Томского государственного университета. Математика и механика. 2019. № 58. С. 56-78.