Numerical modeling of sedimentation of solid particles in a submerged combustion apparatus | Vestnik Tomskogo gosudarstvennogo universiteta. Matematika i mekhanika – Tomsk State University Journal of Mathematics and Mechanics. 2024. № 87. DOI: 10.17223/19988621/87/8

Numerical modeling of sedimentation of solid particles in a submerged combustion apparatus

In this paper, the regularities of solid-phase sedimentation within a laboratory submerged combustion apparatus are considered. The study is conducted using the methods of computational fluid dynamics. A gas-liquid-solid three-phase flow is simulated. The gas-liquid and liquid-solid interactions are modeled using the Euler-Euler and Euler-Lagrange approaches, respectively. The thermal regime is considered without the vapor phase. The finite volume method is used to solve this problem. As a result, the trajectories of the solid particles are obtained and their correlation with the streamlines of the fluid is analyzed. The proportion of particles that settled down during the experiment is obtained for different numbers of particles. The conclusion is made on the nonlinear growth of the proportion of settled particles and their percentage on the right side. The velocity of the upward fluid flow is found to be higher than the deposition velocity for the entire considered range of solid particle diameters. It is concluded that the organized solid-phase withdrawal from the apparatus can be provided if the solid phase is extracted near the area of solid particle nucleation.

Download file
Counter downloads: 15

Keywords

submerged combustion apparatus, numerical modeling, gas-liquid-solid three-phase flow, sedimentation

Authors

NameOrganizationE-mail
Demin Vitaliy A.Perm State National Research University; Perm National Research Polytechnic Universitydemin@psu.ru
Kostyrya Aleksey V.Perm National Research Polytechnic UniversityAVKostyrja@pstu.ru
Всего: 2

References

Демин В.А., Костыря А.В. Динамика трехфазного потока газ-жидкость-твердое в лабо раторной установке погружного горения // Математические методы в технологиях и технике. 2022. № 4. С. 82-94.
Леонов А.А., Чуданов В.В., Аксенова А.Е. Методы прямого численного моделирования в двухфазных средах. М.: Наука, 2013. 197 с.
Волков К.Н., Емельянов В.Н. Течения газа с частицами. М.: Физматлит, 2008. 600 с.
Kolev N.I. Multiphase flow dynamics. Berlin; Heidelberg: Springer-Verlag, 2007. 751 p.
Peng Li, Xuhui Zhang, Xiaobing Lu. Three-dimensional Eulerian modeling of gas-liquidsolid flow with gas hydrate dissociation in a vertical pipe // Chemical Engineering Science. 2019. № 196. С. 1456-1465.
Yunfeng Liu, Xiliang Sun, Zeneng Sun, Chao Zhang, Jesse Zhu. Experimental and numerical studies on a bubble-induced inverse gas-liquid-solids fluidized bed // Advanced Powder Technology. 2021. № 32. С. 4496-4508.
Mahdavimanesh M., Noghrehabadi A.R., Behbahaninejad M., Ahmadi G., Dehghanian M. Lagrangian Particle Tracking: Model Development // Life Science Journal. 2013. № 10. С. 34-41.
Ковеня В.М. Алгоритмы расщепления в методе конечных объемов для численного ре шения уравнений Навье-Стокса // Марчуковские научные чтения - 2017: тр. междунар. науч. конф. Новосибирск: Изд-во Ин-та вычислительной математики и математической геофизики СО РАН, 2017. С. 428-433.
Ferziger J.H., Peric M.Computational methods for fluid dynamics. Berlin: Springer, 2001. 423 p.
Козелков А.С., Мелешкина Д.П., Куркин А.А., Тарасова Н.В., Лашкин С.В., Курулин В.В. Полностью неявный метод решения уравнений Навье-Стокса для расчета многофазных течений со свободной поверхностью // Вычислительные технологии. 2016. № 5. С. 54-76.
Коркодинов Я.А. Обзор семейства k-s моделей для моделирования турбулентности // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Машиностроение, материаловедение. 2013. Т. 15, № 2. С. 5-16.
Yakhot V., Orszag S.A., Thangam S., Gatski T.B., Speziale C.G. Development of Turbulence Models for Shear Flows by a Double Expansion technique // Physics of Fluids A Fluid Dynamics. 1992. № 4.
Ушаков С.Л., Зверев М.И. Инерционная сепарация пыли. М.: Энергия, 1974. 168 с.
Гельперин Н.И., Айнштейн В.Г., Кваша В.Б. Основы техники псевдоожижения. М.: Химия, 1967. 664 с.
Архипов В.А., Басалаев С.А., Перфильева К.Г., Усанина А.С. Коэффициент сопротивления твердой сферы в неизотермических условиях // Вестник Томского государственного университета. Математика и механика. 2021. № 71. С. 13-24.
 Numerical modeling of sedimentation of solid particles in a submerged combustion apparatus | Vestnik Tomskogo gosudarstvennogo universiteta. Matematika i mekhanika – Tomsk State University Journal of Mathematics and Mechanics. 2024. № 87. DOI: 10.17223/19988621/87/8

Numerical modeling of sedimentation of solid particles in a submerged combustion apparatus | Vestnik Tomskogo gosudarstvennogo universiteta. Matematika i mekhanika – Tomsk State University Journal of Mathematics and Mechanics. 2024. № 87. DOI: 10.17223/19988621/87/8

Download full-text version
Counter downloads: 194