Modelo Euleriano-Lagrangiano con método de elementos discretos para un flujo líquido-sólido de baja velocidad ascendente

Eulerian-Lagrangian model with discrete element method on liquid-solid flow with low upstream velocity

En este trabajo se plantea un modelo Euleriano – Lagrangiano mejorado con el método de los elementos discretos  y  se  simula  un  campo  de  flujo  formado  por  una  fase  líquida  y  una  sólida  dispersa  cuyas densidades son ligeramente diferentes, el objeto de la simulación es evaluar el comportamiento de la fase dispersa formada por 7050 partículas distribuidas según la distribución normal en 10 tamaños diferentes. De  la simulación  fue posible encontrar  la expansión del  lecho, como se distribuye la fase dispersa y una evaluación de  los  fenómenos que producen la tendencia a la segregación  y/o al entremezclado producto de  la respuesta diferente que hacen  las partículas de distinto  tamaño a  la  fuerza de arrastre consecuencia del flujo ascendente.

Introducción

Los flujos multifásicos están presentes en muchas de las aplicaciones de ingeniería, lo cual, constituye un campo de estudio bastante amplio para los investigadores. Sin embargo, el análisis teórico de estos flujos suponen grandes desafíos, y en respuesta a ellos se han desarrollado varias técnicas que vienen desde la Dinámica de Fluidos Computacionales (CFD) tales como, el modelo Euleriano-Euleriano, el modelo Euleriano- Lagrangiano y el modelo VOF (volume of fluid). Con el eventual crecimiento en los avances de las computadoras que permiten mayor velocidad de procesamiento, ha cobrado importancia desarrollar técnicas que permitan el estudio en el nivel discreto y de este modo modelar los fenómenos que ocurren a dicha escala, de allí que el Método de Elementos Discretos (DEM) cobre importancia. El DEM es un esquema de modelado computacional que tiene en cuenta los desplazamientos y rotaciones de los elementos separadamente, reconociendo nuevos contactos y calculando su progreso en sistemas de muchos cuerpos (manybodies). El siguiente paso lógico en el camino de modelar los flujos multifásicos nace al acoplar las técnicas de CFD con la técnica del DEM desarrollando un esquema Euleriano-Lagrangiano que permite modelar la interacción fluido-partículas y partículapartícula o interacción en las cuatro vías. El acople entre estas dos técnicas han creado una poderosa herramienta que ha permitido abordar muchos de los problemas que involucran campos de flujos con fases dispersa granulares o de burbujas.