Revista de ingeniería química y tecnología de procesos
Acceso abierto

abstracto

Simulación numérica de un chorro burbujeante de aire y agua que sale de una boquilla cuadrada mediante un vórtice en el método de celda

Tomomi Uchiyama y Yusuke Kishimoto

Se simula un chorro de agua arrastrado por pequeñas burbujas de aire. Para la simulación se utiliza el método Vortex in Cell para flujo burbujeante propuesto por los autores en un estudio previo. El método discretiza el campo de vorticidad en elementos de vórtice y calcula la evolución temporal del flujo rastreando la convección de cada elemento de vórtice utilizando el enfoque de Lagrange. El chorro burbujeante sale verticalmente hacia arriba desde una boquilla de sección transversal cuadrada. El número de Reynolds basado en la velocidad del agua es 5000. El diámetro de la burbuja es de 0,2 mm y la relación de caudal volumétrico de la burbuja en la boquilla es de 0,0025. Las burbujas aumentan la intensidad de la turbulencia del agua alrededor de la línea central del chorro. Esto hace que la difusión del momento del agua en la dirección lateral sea mayor en la región inicial del chorro. El efecto de burbuja disminuye al aumentar la distancia axial desde la boquilla. Estos resultados simulados se comparan favorablemente con las mediciones existentes, lo que demuestra la validez del método de simulación actual para chorro burbujeante. En la región desarrollada, la disminución de la velocidad del agua se relaja y se reduce la mitad del ancho. Esto se debe a que el agua es acelerada por las burbujas, que tienen una mayor velocidad axial debido a la fuerza de flotación.