Modelado y simulación de partículas armónicas de forma irregular en flujo uniforme

Los procesos de manipulación de polvo están muy extendidos en numerosas áreas industriales. Uno de los más populares es el transporte neumático el cual incluye dispositivos de alimentación, así como equipos de almacenamiento y separación de partículas. Los materiales granulares y polvos pueden transportarse a largas distancias a través de un sistema de tuberías. El paso de dichos materiales dentro de las tuberías genera una capa de polvo, en la cual se encuentran partículas irregulares. Por ende, estas partículas al afectar el transporte neumático de los materiales tienen como consecuencia fuertes regulaciones y restricciones ambientales por lo cual, la limpieza de gases y la separación de partículas tiene un papel destacado. De hecho, en los procesos industriales y técnicos, las partículas son casi siempre no esféricas; sin embargo, considerarlas como esferas es una idealización comúnmente asumida en el análisis teórico o numérico de estos sistemas. La motivación para tal aproximación radica en dos razones: primero, la simplicidad para la descripción de la geometría y las propiedades de transporte de la fase sólida dispersa y segundo el hecho de que las fuerzas que actúan sobre partículas no esféricas en el régimen de números de Reynolds moderados y grandes son en gran parte desconocidas. Una excepción son las correlaciones basadas en experimentos para el coeficiente de arrastre promedio relacionado con ciertas formas de partículas que se mueven en orientaciones distintas y fijas. Por lo tanto, con el propósito de estudiar y caracterizar apropiadamente el comportamiento de las partículas irregulares, en el presente trabajo se desarrolló una aproximación de los coeficientes medios de sustentación, arrastre y torque. Para ello, primero se realizó un lenguaje de programación el cual creará una nube de puntos que generará diversas partículas de diferentes esfericidades mediante el método de armónicos esféricos, el cual dio forma a la irregularidad de las partículas, esto con el fin de exportar el archivo para ser caracterizado como un sólido y luego ser enmallado. Por lo cual, se realizaron simulaciones numéricas directas utilizando el código Ansys Fluent empleado en un flujo uniforme en el rango de números de Reynolds intermedio (1, 10 y 100). Cabe destacar que se debe configurar el posicionamiento de las partículas irregulares ya que, al no adoptar posiciones preferentes como las regulares, estas adoptan posiciones aleatorias porque no tienen simetría axial y el área de flujo cambia, por lo cual, se recomienda emular estas posiciones para las partículas irregulares con el fin de obtener datos más cercanos a la realidad del comportamiento de los coeficientes medios de estas partículas. Por consiguiente, el estudio de las partículas irregulares en posicionamiento fijo permitió la determinación aproximada de los coeficientes aerodinámicos de flujo medios para cinco clases de partículas de diferentes números de armónicos y de esfericidad de 0.95

• Autores: Chavarro Castillo, Daniela; Garzón Vallejo, Juan David
• Tipo de recurso: Trabajo de grado de pregrado
• Fecha de publicación: 2024
• Institución: Universidad Autónoma de Occidente
• Repositorio: RED: Repositorio Educativo Digital UAO
• Idioma: spa
• OAI Identifier: oai:red.uao.edu.co:10614/15591
• Acceso en línea: https://hdl.handle.net/10614/15591; https://red.uao.edu.co/
• Palabra clave: Ingeniería Mecánica; Ingeniería Informática; Partículas irregulares; Coeficientes medios; Armónicos esféricos; Esfericidad; Irregular particles; Aerodynamic coefficients; Harmonics; Sphericity
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