موفقیت های تحلیل های CFD در رفع مشکلات کوره های صنعتی

در صنایع مختلف، کوره ها وظیفه تامین انرژی (غالبا از طریق احتراق) را بر عهده دارند. این تجهیزات از جنبه های مختلف فرایند انتقال حرارت، شکل، کاربرد و ... در دسته بندی های گوناگونی قرار می گیرند. استفاده از تکنیک دینامیک سیالات محاسباتی (CFD) ازجمله روش های اقتصادی و قابل اتکا در طراحی و بهینه سازی این تجهیزات به شمار می رود. در این تحقیق ابتدا مبانی روشهای حل عددی و شبیه سازی CFD، روشهای تفاضل محدود، المان محدود و حجم محدود به صورت مختصر معرفی و همچنین مرحله گسسته سازی معادلات شرح داده شده است. سپس مهمترین پارامترهای موردنیاز برای شبیه‌سازی کوره‌ها مورد توجه واقع شده‌اند. معادلات حاکم بر مسئله به تفکیک گازهای جریان یافته در محفظه کوره و سیال عبوری CFDاز داخل کویل با فرضیات مناسب تبیین شده‌اند. در مورد آشفتگی جریانهای گاز و مایع توضیح داده شده و مدلهای اغتشاش و دسته بندی انواع این مدل ها بیان و تعدادی از آنها ازجمله مدل مشهور k-ε به صورت مجزا تشریح شده اند. با توجه به اینکه بخش اصلی حرارت در کوره ها، به روش تابشی انتقال می یابد، مدل های تشعشع، خصوصیات، فرضیات مزایا و معایب هریکبه اختصار توضیح داده شده است. علاوه بر این، شرایط مرزی ورودی و خروجی برای جریانهای تراکم پذیر و تراکم ناپذیر موردبحث قرار گرفته و در ادامه دو روش حل اصلی فشارمبنا و چگالی مبنا در نرم افزارهای تجاری تبیین شده اند. علاوه بر موارد مذکور، پس از بررسی آماری مقالات و کتب چاپ شده در پایگاه های علمی، اقبال پژوهشی روی این موضوع مورد توجه بررسی گرفته است. با مروری بر تحقیقات صورت گرفته در این زمینه، تعدادی از شبیه سازی های انجام شده روی کوره ها، پارامترها وشرایط استفاده شده در این پژوهش ها مورد بحث قرار گرفته و می توانند در پژوهش های آینده مورد استفاده قرار گیرند. نهایتابا بررسی و مقایسه نتایج مربوط به پژوهش های انجام شده حول موضوع، مدلها و پارامترهای لازم با توجه به امکانات کامپیوتری در دسترس و با درنظر گرفتن هزینه های محاسباتی، پیشنهاد داده شده اند.

Keywords:

شبیه سازی , دینامیک سیالات محاسباتی , CFD , کوره