Abstrakti
Teollisen mittakaavan leijuprosessien numeerinen virtauslaskenta (CFD) on haastava tehtävä, koska prosessin koon ja hienojen virtausrakenteitten välillä on suuri epäsuhta. Tässä työssä kehitetään menetelmiä näiden ongelmien voittamiseksi, jotta virtauslaskentaa voitaisiin käyttää kustannustehokkaana työkaluna leijuteknologiaan perustuvien prosessien kehittämisessä.
Työssä käsitellään kahta lähestymistapaa hienojakoisten virtausrakenteiden aiheuttamien ongelmien ratkaisuun. Nämä ovat 1) aikariippuva simulointi käyttäen karkeaa laskentahilaa ja alihilamalleja yhtälöitten sulkemiseen ja 2) tasapainotilan virtauslaskenta perustuen aikakeskiarvoistettuihin jatkuvuus- ja liikeyhtälöihin. Aikariippuvan laskennan suurin hyöty on se, että sulkemisyhtälöillä kuvataan silloin pienempi osuus liikemäärän siirrosta kuin käytettäessä aikakeskiarvoistettuja yhtälöitä. Aikariippuvan laskennan suurin haittapuoli on, että keskimääräinen virtauskenttä pitää tuottaa laskemalla pitkä ajanjakso ja laskemalla aikakeskiarvo tuloksista. Menetelmän lisärasitteena on se, että laskentakopin koon pitää olla sulkemisyhtälöissä parametrina. Tasapainotilan virtauslaskenta tuottaa keskimääräisen virtauskentän suoraan, mikä lyhentää laskenta-aikaa merkittävästi.
Työssä analysoidaan leijuprosessien epähomogeenisuuksien pituusskaaloja ja esitetään keskiarvoistetut liike- ja jatkuvuusyhtälöt tiheän kaasu-kiintoainesuspension virtauksen kuvaukseen. Yhtälöitten termien suuruusluokkia arvioidaan aikariippuvien simulointien tulosten perusteella. Analyysitulokset osoittavat, että kaasun ja kiintoaineen välinen vuorovaikutusvoima on yksi tärkeimmistä mallinnettavista termeistä virtausyhtälöissä. Tälle termille määritetään korjauskerroin ja esitetään tapoja sen analysointiin ja mallintamiseen aikariippuvien simulointien tulosten perusteella. Työssä implementoidaan sekä aika- että paikkakeskiarvoistukseen perustuvat yhtälöitten sulkemismallit numeeriseen virtausratkaisijaan ja simuloidaan molemmilla menetelmillä kiertoleijuprosesseja.
Julkaisun otsikon käännös | Aika- tai paikkakeskiarvoistetusta kaasu-kiintoainevastusvoimasta leijupetiolosuhteissa |
---|---|
Alkuperäiskieli | Englanti |
Pätevyys | Tohtorintutkinto |
Myöntävä instituutio |
|
Valvoja/neuvonantaja |
|
Kustantaja | |
Painoksen ISBN | 978-951-38-8246-4 |
Sähköinen ISBN | 978-951-38-8247-1 |
Tila | Julkaistu - 2015 |
OKM-julkaisutyyppi | G5 Artikkeliväitöskirja |
Tutkimusalat
- CFD-mallinnus
- leijupeti
- kaasu-kiintoainevastusvoima
- klusteri