NUMERICAL SIMULATION OF MULTIPHASE COUNTER-FLOW AT RECTANGULAR DUCT

Authors

  • Volodymyr Volodymyrovych Zadverniuk Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського», Ukraine
  • Yurii Volodymyrovych Lokhmatets Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського», Ukraine
  • Yevhen Oleksandrovych Severyn Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського», Ukraine

DOI:

https://doi.org/10.20535/1813-5420.2.2011.170179

Keywords:

rectangular duct section, counter-flow, flow regime, numerical model, interface of immiscible phases

Abstract

In this paper we examine the numerical simulation of liquid-gas interaction in duct section of contact counter-flow heat exchanger. The generalized mathematical formulation presented describes 3D problem of unsteady convective heat transfer in multiphase systems. The technique of numerical solution uses the finite volume method to discretize the governing transfer equations, while the volume of fluid (VOF) method is used for tracking the interface of immiscible phases. A numerical model is developed for small section of rectangular duct considering turbulent fluid flow. A number of numerical calculations were carried out for plane and wave-shaped wall surface of the duct with variation of hydrodynamic parameters, volumetric flow rates of the liquid, velocity of gas phase. The model proposed provides visualization of interface geometry and position and provides definition of the beginning and development of two-phase flow regimes in the duct.

References

Марценюк А.С., Стабников В.Н. Пленочные и тепломассообменные аппараты в пищевой промышленности. – М.: Легкая и пищевая промышленность, 1981.– 160 с.

Тадеуш Хоблер. Теплопередача и теплообменники. Под ред. П.Г. Романкова. Л. : 1961.

Задвернюк В.В. Дослідження характеристик роботи контактного конденсатора з насадкою, екранованою сітчастою поверхнею з метою підвищення його енергоефективності / В.В.Задвернюк, В.І. Шкляр // Екологія. Економіка. Енергозбереження. Матеріали V Міжнародної ювілейної науково-практичної конференції (14–16 травня 2009 р.) / О.Г. Гусак. – Суми : СумДУ, 2009. – С. 80–82.

Дорошенко А.В., Васютинский С.Ю. Совершенствование тепломассообменной аппаратуры для энергетических систем / Проблемы региональной энергетики 2008. No2. С.32–38.

Шатский Е.Н. Взаимодействие гидродинамических волн с термокапиллярной неустойчивостью в стекающей пленке жидкости. Материалы 5-той Российской научной конференции по теплообмену. Т.5 С.119–122, 2010.

C. W. Hirtand, B. D. Nichols. Volume of fluid (VOF) method for the dynamics of free boundaries. Journal of Computational Physics, 39:201–225, 1981.

D. J. Benson. Volume of fluid interface reconstruction methods for multimaterial problems. Applied Mechanics Reviews, 55:151–165, 2002.

Launder B. E. Lectures in Mathematical Models of Turbulence / B. E. Launder, D. B. Spalding. — London : Academic Press, 1972. — 126 р.

Калиткин Н. Н. Численные методы : уч. пособие / Н. Н. Калиткин ; под ред. А. А. Самарского. — М. : Наука, 1978. — 512 с.

Патанкар С. Численные методы решения задач теплообмена и динамики жидкости / Патанкар С.; [пер. с англ. В. Д. Виленского]. — М. : Энергоатомиздат, 1984. — 153 с.

B. P. Leonard and S.Mokhtari.ULTRA-SHARP Nonoscillatory Convection Schemes for High-Speed Steady Multidimensional Flow.NASA TM 1-2568 (ICOMP-90-12), NASA Lewis Research Center, 1990.

T. J. Barth and D.Jespersen.The design and application of upwind schemes on unstructured meshes.Technical Report AIAA-89-0366, AIAA 27th Aerospace Sciences Meeting, Reno, Nevada, 1989.

Ferziger J. H. Computational methods for fluid dynamics. 3rd Ed. / J. H. Ferziger, M. Peric. — 2001.— New York : Springer. —423 p.

D. L. Youngs. Time-dependent Multi-material Flow with Large Fluid Distortion. In K. W. Morton and M. J. Baines, editors, Numerical Methods for Fluid Dynamics Academic Press, 1982.

Downloads

Issue

No. 2 (2011): 29

Section

TECHIQUE

License

Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:

  1. Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
  1. Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
  1. Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи (див. The Effect of Open Access).