CFD-modelowanie trzech typów separatorów

Cel: Ocenić skuteczność usuwania powietrza i cząstek stałych, straty ciśnienia, pole prędkości oraz czas przebywania dla trzech istniejących modeli:

1. Grawitacyjny separator osadów-degazator
2. Separator powietrza koalescencyjny
3. Separator zanieczyszczeń koalescencyjny

Zakres prac

1. Przygotowanie CAD (dostarczone) oraz generacja siatki CFD.
2. Stworzenie modelu wielofazowego:
   • ciecz (faza ciągła, woda/woda+glikol)
   • gaz (faza rozproszona – powietrze, bąbelki)
   • cząstki stałe (DPM lub Eulerowski dla wysokich stężeń).
3. Obliczenia steady RANS (k-ω SST) + opcjonalnie transient dla modeli koalescencyjnych.
4. Przypadki parametryczne:
   • Prędkość: 0.3, 0.6, 1.0, 1.5 m/s
   • Powietrze: 0.1%, 0.5%, 1%, 3% obj
   • Cząstki stałe: 50, 200, 500, 1000 mg/L
   • Rozmiary bąbelków: 0.2–2 mm
   • Rozmiary cząstek: <5, 5–20, 20–100, 100–500 µm
5. Weryfikacja niezależności siatki (minimum 3 poziomy siatki) oraz kontrola bilansu masy.
6. Wyniki:
   • Raport PDF z metodologią, wykresami, tabelami efektywności, ΔP, czasem przebywania
   • Prezentacja (PPTX) do wniosku o dotację
   • CSV z wynikami kluczowych parametrów
   • Pliki CFD: case, mesh, wyniki (VTK/Paraview, PNG), animacje transient

Wymagania dotyczące CFD

• Oprogramowanie: ANSYS Fluent / OpenFOAM / STAR-CCM+
• Modele turbulencji: k-ω SST dla RANS; opcjonalnie LES dla selekcji
• Modele wielofazowe: Euler-Lagrange (DPM) dla cząstek, PBM dla koalescencji (jeśli dotyczy)
• Ściany: no-slip, izolacja termiczna (jeśli czynnik grzewczy jest uwzględniony)

Punkty kontrolne i wskaźniki

• Wejściowy/wyjściowy przepływ masy i bilans
• Skuteczność usuwania powietrza (%)
• Skuteczność wychwytywania cząstek według klas rozmiarów
• Pole prędkości, strefa recyrkulacji, straty ciśnienia (ΔP)
• Czas przebywania (residence time)

Kluczowe oczekiwane wyniki

• Przepływy masowe i objętościowe na wejściu/wyjściu
• Wykresy „skuteczność vs prędkość przepływu”
• Pola prędkości, faz, cząstek, wizualizacje stref recyrkulacyjnych
• Tabele z ΔP, residence time, skutecznością usuwania gazu i cząstek