Computational evaluation of fluid flow through porous membranes
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Universidad Santo Tomás. Seccional Bucaramanga
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In the present article, study of the behavior of flow profiles and pressure associated with the flow of an incompressible fluid across a porous media with different packing conditions is shown. For practical purpose, the porous media was modeled as a staggered packed bed of spheres. The simulation was made in CFD software Fluent. Results showed a great influence of the sphere diameter in the pressure drop. Regarding streaklines, there was found to be a strong interaction between the flows of each sphere downstream. A vortex detachment influenced both by the sphere size and the number of spheres was present in the last layer of the bank of spheres.
El flujo a través de membranas porosas es de vital importancia en el entendimiento de diversos fenómenos industriales y biológicos. Y recientemente ha crecido el interés de su estudio para aplicaciones de transferencia de calor mejorada y a escalas pequeñas. Antes de involucrar la transferencia de calor en las membranas se hace un estudio hidrodinámico para ayudar a su caracterización. En el presente artículo se presenta el estudio realizado al comportamiento de la presión y perfiles de velocidad asociados al flujo de un fluido incompresible a través de una membrana porosa en diferentes condiciones de empaquetamiento. Con el fin de establecer una base comparativa adecuada, la membrana porosa es representada mediante un empaquetamiento de esferas en arreglo triangular desfasado. Los resultados obtenidos mediante el software de CFD Fluent mostraron una gran influencia de la distribución espacial de las esferas en el canal sobre la caída de presión. Desde el punto de vista de patrones de flujo, se observó una interacción fuerte entre los flujos aguas abajo de cada esfera. En la última capa de esferas, se presenta un desprendimiento de vórtices influenciado tanto por el tamaño de la esfera, como por el número de esferas empleado para representar la membrana.
El flujo a través de membranas porosas es de vital importancia en el entendimiento de diversos fenómenos industriales y biológicos. Y recientemente ha crecido el interés de su estudio para aplicaciones de transferencia de calor mejorada y a escalas pequeñas. Antes de involucrar la transferencia de calor en las membranas se hace un estudio hidrodinámico para ayudar a su caracterización. En el presente artículo se presenta el estudio realizado al comportamiento de la presión y perfiles de velocidad asociados al flujo de un fluido incompresible a través de una membrana porosa en diferentes condiciones de empaquetamiento. Con el fin de establecer una base comparativa adecuada, la membrana porosa es representada mediante un empaquetamiento de esferas en arreglo triangular desfasado. Los resultados obtenidos mediante el software de CFD Fluent mostraron una gran influencia de la distribución espacial de las esferas en el canal sobre la caída de presión. Desde el punto de vista de patrones de flujo, se observó una interacción fuerte entre los flujos aguas abajo de cada esfera. En la última capa de esferas, se presenta un desprendimiento de vórtices influenciado tanto por el tamaño de la esfera, como por el número de esferas empleado para representar la membrana.
Abstract
Idioma
Palabras clave
CFD, Porous media, Factor de empaquetamiento CFD, Membranas porosas
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