Promotie E. Mohammadzadeh Moghaddam: pellets

22 februari 2019 10:00 - Locatie: Aula, TU Delft - Door: webredactie

Computational Modelling and Parameter Estimation in Fixed Beds of Non-Spherical Pellets. Promotor 1: Prof.dr.ir. J.T. Padding (3mE); Promotor 2: Prof.dr.ir. A.I. Stankiewicz (3mE).

Het voornaamste doel van dit onderzoek is het ontwikkelen en valideren van een efficiënte en geïntegreerde werkstroom die de in-situ hydrodynamica en thermische velden in gepakte bedden met niet-ronde en zelfs niet-convexe deeltjes met hoge nauwkeurigheid kan voorspellen. De werkstroom bestaat uit een opeenvolgende Rigid Body Dynamics en Computational Fluid Dynamics (RBD-CFD) aanpak, welke wordt toegepast om deeltjes-opgeloste CFD simulaties van gepakte bedden met niet-ronde en niet-convexe deeltjes uit te voeren. RBD is een analytische aanpak waarmee het dynamische gedrag van een verzameling deeltjes kan worden gesimuleerd, gebaseerd op Newton’s bewegingswetten en Lagrangiaanse mechanica. Het concept van RBD is gebruikt om een algoritme te ontwikkelen voor harde lichamen, waarmee realistische willekeurige pakkingen van niet-ronde deeltjes gegenereerd kunnen worden. Het voorgestelde algoritme maakt gebuik van impulstheorie, tezamen met een kwadratische optimalisatie routine, om de botsingsfenomenen te modeleren. Het RBD algoritme is gebruikt om willekeurige pakkingen te genereren voor bollen, cilinders en Raschig ringen, en is vervolgens vergeleken met gepubliceerde analytische en empirische data. Met behulp van het RBD algoritme is de invloed van fysisch-mechanische eigenschappen van de deeltjes, zoals wrijving en restitutiecoëfficiënt, op de pakkingsdichtheid onderzocht. De werkstroom, d.w.z. de RBD-CFD methodologie, is vervolgens gebenchmarked voor een wandverwarmd gepakt bed probleem, waarin de deeltjes-opgeloste CFD simulaties van hydrodynamica en warmteoverdracht zijn uitgevoerd in het laminaire, transitie en turbulente regime, voor 5 ≤Rep≤3,000, in willekeurige pakkingen van bollen, cilinders en Raschig ringen met tube-tot-deeltje diameter ratio’s variërend van 2.29 tot 6.1. De resultaten zijn vergeleken met literatuurdata over azimutaal-gemiddelde axiale snelheidsprofielen, drukval en deeltje-naar-vloeistof warmteoverdracht Nusselt nummer, Nufs. Post-processing van de RBD-CFD simulatieresultaten laten een grote invloed van de lokale deeltjes structuur op de snelheids- en temperatuurdistributie op de deeltjesschaal zien, met name in smalle pakkingen, waar de ruimtelijke heterogeniteit van de structuur langs de as van het bed heel sterk is. Vergeleken met willekeurige pakkingen van bollen, worden in willekeurige pakkingen van cilinders en Raschig ringen meer intensieve inhomogeniteiten in lokale snelheids- en temperatuursvelden waargenomen. Dit kenmerk wordt compleet genegeerd wanneer men pseudo-continue modellen met gemiddelde parameters gebruikt. 

Meer informatie?

Voor inzage in proefschriften van de promovendi kunt u kijken in de TU Delft Repository, de digitale vindplaats van openbare publicaties van de TU Delft. Proefschriften zullen binnen een paar weken na de desbetreffende promotie in de Repository te vinden zijn.