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EnginSoft Users' Meeting 2008
Le Tecnologie CAE nell'Industria

Modellazione numerica preliminare di uno spray turbolento evaporante in aria, eseguita utilizzando Fluent con approccio Eulero-Lagrange

Nanni Daniele - Laboratorio di Termofluidodinamica Computazionale, Università di Bologna

Abstract

In questo lavoro viene illustrata l’attività di modellazione numerica di uno spray di alcohol evaporante in regime turbolento, con l’obiettivo di validare, attraverso i dati sperimentali bibliografici, il modello numerico al fine di identificarne i parametri di simulazione più idonei.

L’approccio ha visto l’utilizzo del codice di calcolo commerciale FLUENT, con modellazione RANS abbinata a tracciatura delle gocce tramite soluzione non stazionaria delle equazioni lagrangiane del moto, per gruppi di particelle statisticamente omogenee (parcel).

I risultati ottenuti hanno evidenziato, in accordo con le fonti bibliografiche, l’importanza di tenere in considerazione nel modello la dinamica delle gocce evaporanti di alcohol iso-propyl, immerse nel flusso d’aria anulare. A questo scopo, gli urti tra parcels sono stati modellati attraverso l’algoritmo di O’Rourke, mentre la frammentazione delle gocce per distorsione aerodinamica (breakup) è stata valutata mediante l’analogia di Taylor. Infine, la dispersione particellare, dovuta all’azione delle fluttuazioni turbolente di velocità della fase continua, è stata inclusa nel modello tramite l’utilizzo di funzioni stocastiche di tipo Random Walk.

La strategia di simulazione che è stata adottata ha fornito complessivamente risultati numerici soddisfacenti, con un’elevata accuratezza per i profili radiali di velocità assiale delle gocce e una leggera sottostima negli andamenti della componente radiale di velocità. Anche i risultati relativi ai diametri delle gocce sono stati buoni, presentando discrepanze da imputare, alle semplificazioni adottate sia per le proprietà termofisiche dei materiali coinvolti, che per la legge di evaporazione.


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