Este trabajo expone el desarrollo de una metodología para predecir mediante números adimensionales formulados ad hoc, la acumulación de partículas en un codo de 90° de una tubería que transporta un flujo de aire incompresible turbulento cargado con partículas sólidas mono-dispersas, tomando en cuenta el efecto de gravedad, la fuerza de arrastre y un acoplamiento bidireccional entre fluido-partícula. Dado que el número de Stokes es el parámetro adimensional que gobierna los flujos cargados con partículas, se desarrolla un análisis de los parámetros geométricos y de las estructuras propias del flujo turbulento que se generan en una tubería curva, para determinar así las escalas características de longitud, velocidad y tiempos del flujo en cuestión. De lo anterior se formulan un total de 6 números de Stokes, cuyos valores numéricos son calculados a partir de la simulación numérica del flujo estadísticamente estacionario a través de una tubería curva. En la simulación, se estudian dos tamaños de partículas distintas ( ), en dos condiciones de flujo diferentes (Re1 = 61.508 y Re2 = 173.972), y para tres relaciones de curvatura “Rc/R” (o bien R.C) de 1, 4 y 8. La fase continua se resuelve usando un enfoque Euleriano (modelo RNG k-e) para la fase de transporte y seguimiento Lagrangiano para el movimiento de la fase dispersa, todo mediante el uso del software comercial Ansys Fluent. Una vez resuelto el flujo multifásico, se identifica la concentración máxima de partículas dentro del codo de 90 °, que debido a la estructura vorticial (vórtices de Dean) se genera un mecanismo de acumulación, que aumenta a menor tamaño de partícula, menor N° de Reynolds y a una relación de curvatura más alta. Por último, se seleccionan 4 números de Stokes finales (dentro de los 6 formulados) que pudiesen predecir el incremento y nivel de concentración de partículas para diferentes configuraciones del sistema (dp, Re y R.C), para los cuales se concluye que; si simultáneamente los Stk son menores a la unidad se tendrá un nivel mínimo relativo de concentración entre casos, y en contra posición, si son mayores a la unidad se tendrá un salto considerable en el incremento de la concentración máxima dentro del codo de la tubería, manifestando niveles máximo relativos
Memoria de Titulación
Este trabajo expone el desarrollo de una metodología para predecir mediante números adimensionales formulados ad hoc, la acumulación de partículas en un codo de 90° de una tubería que transporta un flujo de aire incompresible turbulento cargado con partículas sólidas mono-dispersas, tomando en cuenta el efecto de gravedad, la fuerza de arrastre y un acoplamiento bidireccional entre fluido-partícula. Dado que el número de Stokes es el parámetro adimensional que gobierna los flujos cargados con partículas, se desarrolla un análisis de los parámetros geométricos y de las estructuras propias del flujo turbulento que se generan en una tubería curva, para determinar así las escalas características de longitud, velocidad y tiempos del flujo en cuestión. De lo anterior se formulan un total de 6 números de Stokes, cuyos valores numéricos son calculados a partir de la simulación numérica del flujo estadísticamente estacionario a través de una tubería curva. En la simulación, se estudian dos tamaños de partículas distintas ( ), en dos condiciones de flujo diferentes (Re1 = 61.508 y Re2 = 173.972), y para tres relaciones de curvatura “Rc/R” (o bien R.C) de 1, 4 y 8. La fase continua se resuelve usando un enfoque Euleriano (modelo RNG k-e) para la fase de transporte y seguimiento Lagrangiano para el movimiento de la fase dispersa, todo mediante el uso del software comercial Ansys Fluent. Una vez resuelto el flujo multifásico, se identifica la concentración máxima de partículas dentro del codo de 90 °, que debido a la estructura vorticial (vórtices de Dean) se genera un mecanismo de acumulación, que aumenta a menor tamaño de partícula, menor N° de Reynolds y a una relación de curvatura más alta. Por último, se seleccionan 4 números de Stokes finales (dentro de los 6 formulados) que pudiesen predecir el incremento y nivel de concentración de partículas para diferentes configuraciones del sistema (dp, Re y R.C), para los cuales se concluye que; si simultáneamente los Stk son menores a la unidad se tendrá un nivel mínimo relativo de concentración entre casos, y en contra posición, si son mayores a la unidad se tendrá un salto considerable en el incremento de la concentración máxima dentro del codo de la tubería, manifestando niveles máximo relativos
Ingeniería Civil Mecánica
