固体-液体撹拌タンクのCFDシミュレーション

WADNERKAR Divyamaan; UTIKAR Ranjeet P.; TADE Moses O.; PAREEK Vishnu K.

文献

J-GLOBAL ID：201202218066582968 整理番号：12A1117737

固体-液体撹拌タンクのCFDシミュレーション

CFD simulation of solid-liquid stirred tanks

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資料名：
巻： 23 号： 4 ページ： 445-453 発行年： 2012年07月
JST資料番号： W0255A ISSN： 0921-8831 資料種別：逐次刊行物 (A)
記事区分：原著論文発行国：オランダ (NLD) 言語：英語 (EN)

固体-液体撹拌タンクは鉱物産業において濃縮,浸出,吸着,溶出処理等のような操作に対して一般的に用いられる。計算流体力学(CFD)はこれらのシステムの水力学と性能を予測するために次第に使用されるようになっている。固体-液体相互作用を考慮することはこれらのシステムに対しての正確な予測に重要である。従って,乱流および抗力についてのモデルの注意深い選択が求められる。本研究において,抗力モデルの効果を調べた。オイラー-オイラー多相モデルを撹拌タンク中の固体懸濁液を模擬するために用いている。多重参照フレーム(MRF)アプローチをフルバッフルタンク中におけるインペラ回転を模擬するために用いている。シミュレーションを商用のCFDソルバANSYS Fluent12.1を用いて実施している。CFDシミュレーションを,1%と7%v/v濃度およびインペラ速度を「正懸濁液速度」より上で実施している。高い乱流が静止液体と比較して抗力係数を40倍程度増大できることを観察している。この抗力を高い乱流強度での抗力における増加を考慮して改良した。改良した抗力はKolmogorov長さに対する粒径の比の関数であり,体積平均化に基づき模擬した場合において約13であることを見出した。改良抗力法則は撹拌タンクにおける低固体停滞を模擬することに有用であることを見出した。速度プロファイルと固体分布についての予測が文献上の実験データと相応に一致していることを見出している。撹拌タンク中の乱流動的エネルギー,均質性およびクラウド高さを本論文において調べ議論している。固体の存在は乱流の抑制の原因となり最大逸脱がインペラ面において観察された。クラウド高さと均質性はインペラ速度の増加とともに増大することを見出した。本研究は撹拌タンク中での固体液体流れへの洞察を提供する。Copyright 2012 Elsevier B.V., Amsterdam. All rights reserved. Translated from English into Japanese by JST.

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装置内の流れ

引用文献 (33件)：

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