بررسی و مطالعه عددی مدل های مختلف سایش در جریان دو فازی جامد و گاز در زانوها

سایش به فرآیند جدا شدن ماده از سطح فلز در اثر کنش مکانیکی مثل برخورد ذرات جامد یا قطرات مایع گفته می شود. سایش ناشی از برخورد ذرات جامد در صنایع مختلف حوزه ی انرژی از جمله نفت و گاز و پتروشیمی یکی از مهمترین مشکلات موجود در فرآیند تولید به شمار می آید و همین موضوع اهمیت شناخت هرچه بیشتر این پدیده را نشان می دهد. در این راستا هدف از این پژوهش استفاده از دینامیک سیالات محاسباتی برای شبیه سازی مدل های مختلف سایش در هندسه ی زانوی 90 درجه در حالت جریان دو فازی جامد و گاز است. جریان هوا به همراه ذرات شن به عنوان فازهای گاز و جامد در نظر گرفته شده است. از مدل اویلری برای فاز پیوسته هوا و مدل لاگرانژی برای فاز گسسته شن استفاده شده است. فرآیند شبیه سازی فرسایش بدین صورت انجام شد که ابتدا میدان سیال شبیه سازی شده، سپس ردیابی ذرات جامدی که همراه با سیال حرکت می کنند به روش لاگرانژی صورت می گیرد و در انتها مدل فرسایش جهت بدست آوردن میزان فرسایش پیش بینی شده، اعمال شد و نتایج با داده های آزمایشگاهی اعتبارسنجی شد. این اعتبارسنجی مطابقت خوبی را بین سایش اندازه گیری شده با شبیه سازی و مقادیر تجربی نشان می دهد و پروفیل نمودار نرخ سایش برای هر دو مدل با نتایج تجربی هم خوانی داشت و مشخص شد مدل سایشی اوکا و همکاران دقت بیشتری دارد و با داده های تجربی مطابقت خیلی خوبی دارد.

Keywords:

جریان دوفازی , جریان حامل ذرات جامد , خوردگی سایشی , دینامیک سیالات محاسباتی , مدل های سایش