Numerical simulation of bubble formation in stagnant and cross-flowing liquids

• Autorzy: Biń A. , Machniewski P. , Rudniak L.

Warianty tytułu

PL

Symulacja numeryczna procesu formowania pęcherzy w cieczy nieruchmoej oraz w strumieniu poprzecznym

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Numerical simulation of bubble formation process from a stagnant nozzle immersed in a quiescent liquid (water) and from a nozzle located on a rotating cylinder set in a cross-flowing liquid was performed with the aid of a computational fluid dynamics (CFD) code. Solution of momentum balance equations was coupled with VOF algorithm for tracking the gas-liquid interface in 2D and 3D domains. The results of the simulation are compared with the experimental data obtained from a high-speed video camera observation. The agreement was favourable in the case of rotating nozzle. In the case of a stationary nozzle, the VOF algorithm seems to perform best when the process is dominated by inertial forces (higher gas flow rates).

PL

Przeprowadzono symulację numeryczną procesu formowania się pęcherzy z dyszy nieruchomej oraz z powierzchni wirującego walca umieszczonego w strumieniu płynącym poprzecznie do jego osi. Numeryczne rozwiązanie bilansu pędu w ramach pakietu CFD w przestrzeni 2D oraz 3D sprzęgnięto z algorytmem VOF śledzenia powierzchni międzyfazowej. W przypadku wirującego walca uzyskano zadowalającą zgodność wyników symulacji z eksperymentem. W przypadku nieruchomej dyszy algorytm VOF dawał najlepsze wyniki dla większego przepływu gazu, gdy w procesie dominowały siły bezwładności.

Słowa kluczowe

EN

bubble; cross-flowing liquid; numerical simulation; stagnant liquid

PL

ciecz nieruchoma; pęcherz; strumień poprzeczny; symulacja numeryczna

• Wydawca: Komitet Inżynierii Chemicznej i Procesowej Polskiej Akademii Nauk
• Czasopismo: Inżynieria Chemiczna i Procesowa
• Rocznik: 2006
• Tom: T. 27, z. 1
• Strony: 287--303
• Opis fizyczny: Bibliogr. 25 poz.,Rys., tab.,

Twórcy

autor

Biń A.

autor

Machniewski P.

autor

Rudniak L.

Bibliografia

• [1] BIN A.K., MACHNIEWSKI P.M., EVANS G.M., Inz. Aparat. Chem., 2003, 42, 22.
• [2] BIN A.K., MACHNIEWSKI P.M..RUDNIAKL., TASK Quarterly 2004, 8, 17.
• [3] MACHNIEWSKI P.M., BIN A.K., EVANS G.M., Canad. J. Chem. Eng., 2004, 82, 442.
• [4] FLEISCHER C., BECKER S., EIGENBERGER G., Chem. Eng. Sci., 1996, 51,1715.
• [5] MILLIES M., MEWES D., Chem. Eng. Process., 1999, 38, 307.
• [6] LEHR F., MEWES D., Chem. Eng. Sci., 2001, 56, 1159.
• [7] KUMAR R., KULOOR N.R., Adv. Chem. Eng., 1970, 8, 255.
• [8] DAVIDSON J.F., SCHULER B.O.G., Trans. Instn. Chem. Engrs. 1960, 38, 335.
• [9] MARMUR A., RUBIN E., Chem. Eng. Sci., 1976,31,453.
• [10] PINCZEWSKI W.V., Chem. Eng. Sci., 1981, 36, 405.
• [11] TAN R. B. H., HARRIS I.J., Chem. Eng. Sci., 1986, 41, 3175.
• [12] TERASAKA K.. TSUGE H., Chem. Eng. Sci., 1993, 48, 3417.
• [13] OGUZH.N.,PROSPERETTI A., J., Fluid Mech., 1993,252, 111.
• [14] RYSKIN G., LEAL L.G., J. Fluid Mech., 1984, 148, 19.
• [15] WELCH J.E., HARLOW F.H., SHANNON J.P., DALY B.J., The MAC method: A computing technique for solving viscous incompressible transient fluid flow problems involving free surfaces, Los Alamos Scientific Laboratory Report, La-3425, 1965.
• [16] HiRT C.W., NICHOLS B.D., J. Comput. Phys., 1981, 39, 225.
• [17] RENARDY Y., Lect. Notes Phys., 2003, 628, 305.
• [18] MARSHALL S.H., CHUDACEK M.W., BAGSTER D.F., Chem. Eng. Sci., 1993,48, 2049.
• [19] TAN R.B.H., CHEN W.B., TAN K.H., Chem. Eng. Sci., 2000, 55, 6259.
• [20] PATANKAR S.V., Numerical Heat Transfer and Fluid Flow. Hemisphere, Washington, D.C., 1980.
• [21] YOUNGS D.L., Time-Dependent Multi-Material Flow with Large Fluid Distortion, [in:] K. W. Morton, M. J. Baines (Eds.), Numerical Methods for Fluid Dynamics, Academic Press, 1982.
• [22] BRACKBILL J.U., KOTHE D.B..ZEMACHC, J. Comput. Phys., 1992, 100, 335.
• [23] WALTERS J.K., DAVIDSON J.F., J. Fluid Mechanics, 1962, 12, 408.
• [24] WRAITH A.E., Chem. Eng. Sci., 1971, 26, 1659.
• [25] TSE K.L., MARTIN T., MCFARLANE C.M., NIENOW A.W., Chem. Eng. Sci., 2003, 58, 275.