Nature.com ஐப் பார்வையிட்டதற்கு நன்றி.வரையறுக்கப்பட்ட CSS ஆதரவுடன் உலாவிப் பதிப்பைப் பயன்படுத்துகிறீர்கள்.சிறந்த அனுபவத்திற்கு, புதுப்பிக்கப்பட்ட உலாவியைப் பயன்படுத்துமாறு பரிந்துரைக்கிறோம் (அல்லது Internet Explorer இல் இணக்கத்தன்மை பயன்முறையை முடக்கவும்).கூடுதலாக, தொடர்ந்து ஆதரவை உறுதிப்படுத்த, தளத்தை பாணிகள் மற்றும் ஜாவாஸ்கிரிப்ட் இல்லாமல் காட்டுகிறோம்.
ஒரே நேரத்தில் மூன்று ஸ்லைடுகளின் கொணர்வியைக் காட்டுகிறது.ஒரே நேரத்தில் மூன்று ஸ்லைடுகளை நகர்த்துவதற்கு முந்தைய மற்றும் அடுத்த பொத்தான்களைப் பயன்படுத்தவும் அல்லது ஒரு நேரத்தில் மூன்று ஸ்லைடுகளை நகர்த்த முடிவில் உள்ள ஸ்லைடர் பொத்தான்களைப் பயன்படுத்தவும்.
இந்த ஆய்வில், ஒரு ஆய்வக அளவிலான துடுப்பு ஃப்ளோகுலேட்டரில் கொந்தளிப்பான ஓட்டம் திசைவேக புலத்தின் சோதனை மற்றும் எண் ஆய்வு மூலம் ஃப்ளோகுலேஷனின் ஹைட்ரோடைனமிக்ஸ் மதிப்பிடப்படுகிறது.துகள் திரட்டுதல் அல்லது ஃப்ளோக் முறிவை ஊக்குவிக்கும் கொந்தளிப்பான ஓட்டம் சிக்கலானது மற்றும் SST k-ω மற்றும் IDDES ஆகிய இரண்டு கொந்தளிப்பு மாதிரிகளைப் பயன்படுத்தி இந்தத் தாளில் பரிசீலிக்கப்பட்டு ஒப்பிடப்படுகிறது.SST k-ω ஐ விட IDDES மிகச் சிறிய முன்னேற்றத்தை அளிக்கிறது என்று முடிவுகள் காட்டுகின்றன, இது துடுப்பு ஃப்ளோகுலேட்டருக்குள் ஓட்டத்தை துல்லியமாக உருவகப்படுத்த போதுமானது.பிஐவி மற்றும் சிஎஃப்டி முடிவுகளின் ஒருங்கிணைப்பை ஆராய்வதற்கும், சிஎஃப்டி கொந்தளிப்பு மாதிரியின் முடிவுகளை ஒப்பிடுவதற்கும் ஃபிட் ஸ்கோர் பயன்படுத்தப்படுகிறது.வழக்கமான வழக்கமான மதிப்பு 0.25 உடன் ஒப்பிடும்போது 3 மற்றும் 4 rpm குறைந்த வேகத்தில் 0.18 ஸ்லிப் காரணி k ஐ அளவிடுவதிலும் ஆய்வு கவனம் செலுத்துகிறது.k ஐ 0.25 இலிருந்து 0.18 ஆகக் குறைப்பது திரவத்திற்கு வழங்கப்படும் சக்தியை சுமார் 27-30% அதிகரிக்கிறது மற்றும் வேகம் சாய்வு (G) சுமார் 14% அதிகரிக்கிறது.இதன் பொருள் என்னவென்றால், எதிர்பார்த்ததை விட அதிக தீவிர கலவை அடையப்படுகிறது, எனவே குறைந்த ஆற்றல் நுகரப்படுகிறது, எனவே குடிநீர் சுத்திகரிப்பு நிலையத்தின் ஃப்ளோகுலேஷன் யூனிட்டில் ஆற்றல் நுகர்வு குறைவாக இருக்கும்.
நீர் சுத்திகரிப்பில், உறைதல் கூறுகளைச் சேர்ப்பது சிறிய கூழ் துகள்கள் மற்றும் அசுத்தங்களை சீர்குலைக்கிறது, பின்னர் அவை ஒன்றிணைந்து ஃப்ளோகுலேஷன் கட்டத்தில் ஃப்ளோக்குலேஷனை உருவாக்குகின்றன.செதில்கள் தளர்வாக பிணைக்கப்பட்ட வெகுஜன பின்னம் திரட்டுகளாகும், பின்னர் அவை குடியேறுவதன் மூலம் அகற்றப்படுகின்றன.துகள் பண்புகள் மற்றும் திரவ கலவை நிலைமைகள் flocculation மற்றும் சிகிச்சை செயல்முறை திறன் தீர்மானிக்கிறது.ஃப்ளோக்குலேஷனுக்கு ஒப்பீட்டளவில் குறுகிய காலத்திற்கு மெதுவான கிளர்ச்சி மற்றும் அதிக அளவு தண்ணீரை கிளறுவதற்கு அதிக ஆற்றல் தேவைப்படுகிறது1.
ஃப்ளோகுலேஷனின் போது, முழு அமைப்பின் ஹைட்ரோடைனமிக்ஸ் மற்றும் உறைதல்-துகள் தொடர்புகளின் வேதியியல் ஆகியவை நிலையான துகள் அளவு விநியோகத்தை அடையும் விகிதத்தை தீர்மானிக்கின்றன2.துகள்கள் மோதும் போது, அவை ஒன்றோடு ஒன்று ஒட்டிக்கொள்கின்றன3.Oyegbile, Ay4, மோதல்கள் பிரவுனியன் பரவல், திரவ கத்தரித்தல் மற்றும் வேறுபட்ட தீர்வு ஆகியவற்றின் ஃப்ளோக்குலேஷன் போக்குவரத்து வழிமுறைகளைப் பொறுத்தது என்று தெரிவித்துள்ளது.செதில்கள் மோதும் போது, அவை வளர்ந்து ஒரு குறிப்பிட்ட அளவு வரம்பை அடைகின்றன, இது உடைப்புக்கு வழிவகுக்கும், ஏனெனில் செதில்களால் ஹைட்ரோடைனமிக் சக்திகளின் சக்தியைத் தாங்க முடியாது5.இந்த உடைந்த செதில்களில் சில சிறியதாக அல்லது அதே அளவில் மீண்டும் ஒன்றிணைகின்றன6.இருப்பினும், வலுவான செதில்கள் இந்த சக்தியை எதிர்க்கும் மற்றும் அவற்றின் அளவை பராமரிக்கும் மற்றும் கூட வளர முடியும்.யுக்ஸெலன் மற்றும் கிரிகோரி8 செதில்களின் அழிவு மற்றும் மீளுருவாக்கம் செய்யும் திறன் தொடர்பான ஆய்வுகள் குறித்து அறிக்கை அளித்தனர், இது மீளமுடியாத தன்மை குறைவாக உள்ளது என்பதைக் காட்டுகிறது.பிரிட்ஜ்மேன், ஜெஃபர்சன்9 CFD ஐப் பயன்படுத்தி, சராசரி ஓட்டம் மற்றும் கொந்தளிப்பு ஆகியவற்றின் உள்ளூர் செல்வாக்கை மதிப்பிடுவதற்கு மற்றும் உள்ளூர் வேகம் சாய்வுகள் மூலம் ஃப்ளோக் உருவாக்கம் மற்றும் துண்டு துண்டாக உள்ளது.ரோட்டார் பிளேடுகளுடன் பொருத்தப்பட்ட தொட்டிகளில், அவை உறைதல் கட்டத்தில் போதுமான அளவு சீர்குலைக்கப்படும் போது மற்ற துகள்களுடன் மோதும் வேகத்தை மாற்றுவது அவசியம்.CFD மற்றும் குறைந்த சுழற்சி வேகம் சுமார் 15 rpm ஐப் பயன்படுத்துவதன் மூலம், வடசருக்கை மற்றும் Gagnon11 ஆகியவை கூம்பு வடிவ கத்திகள் மூலம் ஃப்ளோக்குலேஷனுக்கான G மதிப்புகளை அடைய முடிந்தது, இதனால் கிளர்ச்சிக்கான மின் நுகர்வு குறைக்கப்பட்டது.இருப்பினும், அதிக ஜி மதிப்புகளில் செயல்படுவது ஃப்ளோகுலேஷனுக்கு வழிவகுக்கும்.பைலட் துடுப்பு ஃப்ளோகுலேட்டரின் சராசரி திசைவேக சாய்வை நிர்ணயிப்பதில் கலவை வேகத்தின் விளைவை அவர்கள் ஆய்வு செய்தனர்.அவை 5 rpm க்கும் அதிகமான வேகத்தில் சுழலும்.
Korpijärvi, Ahlstedt12 ஒரு தொட்டி சோதனை பெஞ்சில் ஓட்டம் புலத்தை ஆய்வு செய்ய நான்கு வெவ்வேறு கொந்தளிப்பு மாதிரிகளைப் பயன்படுத்தியது.அவர்கள் லேசர் டாப்ளர் அனிமோமீட்டர் மற்றும் பிஐவி மூலம் ஓட்டப் புலத்தை அளந்தனர் மற்றும் கணக்கிடப்பட்ட முடிவுகளை அளவிடப்பட்ட முடிவுகளுடன் ஒப்பிட்டனர்.de Oliveira மற்றும் Donadel13 ஆகியோர் CFD ஐப் பயன்படுத்தி ஹைட்ரோடைனமிக் பண்புகளிலிருந்து திசைவேக சாய்வுகளை மதிப்பிடுவதற்கான மாற்று முறையை முன்மொழிந்துள்ளனர்.முன்மொழியப்பட்ட முறை ஹெலிகல் வடிவவியலின் அடிப்படையில் ஆறு ஃப்ளோகுலேஷன் அலகுகளில் சோதிக்கப்பட்டது.flocculants மீது தக்கவைப்பு நேரம் விளைவை மதிப்பீடு மற்றும் குறைந்த தக்கவைப்பு நேரங்கள் பகுத்தறிவு செல் வடிவமைப்பு ஆதரிக்க ஒரு கருவியாக பயன்படுத்தப்படும் ஒரு flocculation மாதிரி முன்மொழியப்பட்டது14.Zhan, You15 ஆனது ஒரு ஒருங்கிணைந்த CFD மற்றும் மக்கள்தொகை சமநிலை மாதிரியை முன்மொழிந்தது, இது முழு அளவிலான ஃப்ளோக்குலேஷனில் ஓட்ட பண்புகள் மற்றும் ஃப்ளோக் நடத்தையை உருவகப்படுத்துகிறது.Llano-Serna, Coral-Portillo16, கொலம்பியாவின் விட்டர்போவில் உள்ள நீர் சுத்திகரிப்பு நிலையத்தில் காக்ஸ் வகை ஹைட்ரோஃப்ளோகுலேட்டரின் ஓட்ட பண்புகளை ஆய்வு செய்தது.CFD அதன் நன்மைகளைக் கொண்டிருந்தாலும், கணக்கீடுகளில் எண் பிழைகள் போன்ற வரம்புகளும் உள்ளன.எனவே, பெறப்பட்ட எந்த எண்ணியல் முடிவுகளும் கவனமாக ஆய்வு செய்யப்பட்டு முக்கியமான முடிவுகளை எடுப்பதற்காக பகுப்பாய்வு செய்யப்பட வேண்டும்17.கிடைமட்ட தடுப்பு ஃப்ளோகுலேட்டர்களின் வடிவமைப்பில் இலக்கியத்தில் சில ஆய்வுகள் உள்ளன, அதே நேரத்தில் ஹைட்ரோடினமிக் ஃப்ளோகுலேட்டர்களின் வடிவமைப்பிற்கான பரிந்துரைகள் குறைவாகவே உள்ளன.சென், Liao19 தனிப்பட்ட துகள்களிலிருந்து சிதறிய ஒளியின் துருவமுனைப்பு நிலையை அளவிட துருவப்படுத்தப்பட்ட ஒளியின் சிதறலின் அடிப்படையில் ஒரு சோதனை அமைப்பைப் பயன்படுத்தியது.ஃபெங், ஜாங்20 அன்சிஸ்-ஃப்ளூயண்ட்டைப் பயன்படுத்தி சுழல் நீரோட்டங்களின் பரவலை உருவகப்படுத்தியது மற்றும் உறைந்த தட்டு ஃப்ளோகுலேட்டர் மற்றும் ஒரு இடை-நெளி ஃப்ளோகுலேட்டரின் ஓட்டப் புலத்தில் சுழல்கிறது.Ansys-Fluent ஐப் பயன்படுத்தி ஒரு flocculator இல் கொந்தளிப்பான திரவ ஓட்டத்தை உருவகப்படுத்திய பிறகு, Gavi21 flocculator ஐ வடிவமைக்க முடிவுகளைப் பயன்படுத்தியது.சுழல் குழாய் ஃப்ளோகுலேட்டர்களின் திரவ இயக்கவியல் மற்றும் ஃப்ளோகுலேஷன் செயல்முறை ஆகியவற்றுக்கு இடையேயான உறவு பகுத்தறிவு வடிவமைப்பை ஆதரிக்க இன்னும் சரியாக புரிந்து கொள்ளப்படவில்லை என்று Vaneli மற்றும் Teixeira22 தெரிவித்தனர்.de Oliveira மற்றும் Costa Teixeira23 ஆகியோர் செயல்திறனை ஆய்வு செய்தனர் மற்றும் இயற்பியல் சோதனைகள் மற்றும் CFD உருவகப்படுத்துதல்கள் மூலம் சுழல் குழாய் ஃப்ளோகுலேட்டரின் ஹைட்ரோடினமிக் பண்புகளை நிரூபித்துள்ளனர்.பல ஆராய்ச்சியாளர்கள் சுருள் குழாய் உலைகள் அல்லது சுருள் குழாய் ஃப்ளோகுலேட்டர்களை ஆய்வு செய்துள்ளனர்.இருப்பினும், பல்வேறு வடிவமைப்புகள் மற்றும் இயக்க நிலைமைகளுக்கு இந்த உலைகளின் பிரதிபலிப்பு பற்றிய விரிவான ஹைட்ரோடைனமிக் தகவல்கள் இன்னும் இல்லை (Sartori, Oliveira24; Oliveira, Teixeira25).Oliveira மற்றும் Teixeira26 ஆகியவை ஸ்பைரல் ஃப்ளோகுலேட்டரின் தத்துவார்த்த, பரிசோதனை மற்றும் CFD உருவகப்படுத்துதல்களிலிருந்து அசல் முடிவுகளை வழங்குகின்றன.Oliveira மற்றும் Teixeira27 ஒரு சுழல் சுருளை ஒரு வழக்கமான டிகாண்டர் அமைப்புடன் இணைந்து உறைதல்-ஃப்ளோகுலேஷன் ரியாக்டராகப் பயன்படுத்த முன்மொழிந்தனர்.கொந்தளிப்பு அகற்றும் செயல்திறனுக்காக பெறப்பட்ட முடிவுகள், ஃப்ளோக்குலேஷனை மதிப்பிடுவதற்கு பொதுவாகப் பயன்படுத்தப்படும் மாதிரிகள் மூலம் பெறப்பட்டவற்றிலிருந்து கணிசமாக வேறுபட்டவை என்று அவர்கள் தெரிவிக்கின்றனர், இது போன்ற மாதிரிகளைப் பயன்படுத்தும் போது எச்சரிக்கையாக இருக்குமாறு பரிந்துரைக்கிறது.Moruzzi மற்றும் de Oliveira [28] பல்வேறு இயக்க நிலைமைகளின் கீழ் தொடர்ச்சியான ஃப்ளோக்குலேஷன் அறைகளின் ஒரு அமைப்பின் நடத்தையை வடிவமைத்தனர், இதில் பயன்படுத்தப்படும் அறைகளின் எண்ணிக்கை மற்றும் நிலையான அல்லது அளவிடப்பட்ட செல் வேக சாய்வுகளின் பயன்பாடு ஆகியவை அடங்கும்.ரோம்போஃபக், லீ மென்29 பிஐவி அரை-இரு பரிமாண ஜெட் கிளீனர்களில் உடனடி வேகங்களின் அளவீடுகள்.அவர்கள் ஃப்ளோகுலேஷன் மண்டலத்தில் வலுவான ஜெட்-தூண்டப்பட்ட சுழற்சியைக் கண்டறிந்தனர் மற்றும் உள்ளூர் மற்றும் உடனடி வெட்டு விகிதங்களை மதிப்பிடுகின்றனர்.
ஷா, ஜோஷி30 அறிக்கையின்படி, CFD வடிவமைப்புகளை மேம்படுத்துவதற்கும் மெய்நிகர் ஓட்ட பண்புகளைப் பெறுவதற்கும் ஒரு சுவாரஸ்யமான மாற்றீட்டை வழங்குகிறது.இது விரிவான சோதனை அமைப்புகளைத் தவிர்க்க உதவுகிறது.நீர் மற்றும் கழிவுநீர் சுத்திகரிப்பு நிலையங்களை ஆய்வு செய்ய CFD அதிகளவில் பயன்படுத்தப்படுகிறது (Melo, Freire31; Alalm, Nasr32; Bridgeman, Jefferson9; Samaras, Zouboulis33; Wang, Wu34; Zhang, Tejada-Martínez35).பல புலனாய்வாளர்கள் கேன் சோதனை கருவிகள் (பிரிட்ஜ்மேன், ஜெபர்சன்36; பிரிட்ஜ்மேன், ஜெபர்சன்5; ஜார்விஸ், ஜெபர்சன்6; வாங், வு34) மற்றும் துளையிடப்பட்ட வட்டு ஃப்ளோகுலேட்டர்கள் 31 ஆகியவற்றில் சோதனைகளை மேற்கொண்டுள்ளனர்.மற்றவர்கள் ஹைட்ரோஃப்ளோகுலேட்டர்களை மதிப்பிடுவதற்கு CFD ஐப் பயன்படுத்துகின்றனர் (பிரிட்ஜ்மேன், ஜெபர்சன்5; வடசருக்கை, காக்னோன்37).மெக்கானிக்கல் ஃப்ளோகுலேட்டர்கள் அடிக்கடி பழுதடைந்து, அதிக மின்சாரம் தேவைப்படுவதால், வழக்கமான பராமரிப்பு தேவைப்படுவதாக Ghawi21 தெரிவித்துள்ளது.
துடுப்பு ஃப்ளோகுலேட்டரின் செயல்திறன் நீர்த்தேக்கத்தின் ஹைட்ரோடைனமிக்ஸைப் பொறுத்தது.இத்தகைய ஃப்ளோகுலேட்டர்களில் ஓட்டம் திசைவேக புலங்களின் அளவு புரிதல் இல்லாதது இலக்கியத்தில் தெளிவாகக் குறிப்பிடப்பட்டுள்ளது (ஹோவ், ஹேண்ட்38; ஹென்ட்ரிக்ஸ்39).முழு நீர் வெகுஜனமும் ஃப்ளோகுலேட்டர் தூண்டுதலின் இயக்கத்திற்கு உட்பட்டது, எனவே சறுக்கல் எதிர்பார்க்கப்படுகிறது.பொதுவாக, ஸ்லிப் காரணி கே மூலம் பிளேடு வேகத்தை விட திரவ வேகம் குறைவாக இருக்கும், இது துடுப்பு சக்கரத்தின் வேகத்திற்கு நீர் உடலின் வேகத்தின் விகிதமாக வரையறுக்கப்படுகிறது.ஒரு ஃப்ளோகுலேட்டரை வடிவமைக்கும் போது கருத்தில் கொள்ள வேண்டிய மூன்று அறியப்படாத காரணிகள் உள்ளன, அதாவது வேகம் சாய்வு, இழுவை குணகம் மற்றும் பிளேடுடன் தொடர்புடைய நீரின் ஒப்பீட்டு வேகம் என்று Bole40 தெரிவித்துள்ளது.
அதிவேக இயந்திரங்களைக் கருத்தில் கொள்ளும்போது, வேகமானது சுழலி வேகத்தில் 24% ஆகவும், குறைந்த வேக இயந்திரங்களுக்கு 32% ஆகவும் இருக்கும் என்று Camp41 தெரிவிக்கிறது.செப்டா இல்லாத நிலையில், ட்ரோஸ்டெ மற்றும் ஜெர்42 0.25 என்ற ak மதிப்பைப் பயன்படுத்தியது, அதே சமயம் செப்டாவைப் பொறுத்தவரை, k 0 முதல் 0.15 வரை இருந்தது.ஹோவ், கே 0.2 முதல் 0.3 வரை உள்ளதாக Hand38 தெரிவிக்கிறது.Hendrix39 ஒரு அனுபவ சூத்திரத்தைப் பயன்படுத்தி சுழற்சி வேகத்துடன் ஸ்லிப் காரணியை தொடர்புபடுத்தியது மற்றும் Camp41 ஆல் நிறுவப்பட்ட வரம்பிற்குள் ஸ்லிப் காரணி உள்ளது என்று முடிவு செய்தது.1.8 முதல் 5.4 ஆர்பிஎம் வரையிலான தூண்டுதல் வேகத்திற்கு k என்பது சுமார் 0.2 என்றும், 0.9 முதல் 3 ஆர்பிஎம் வரையிலான தூண்டுதல் வேகத்திற்கு 0.35 ஆக அதிகரிக்கிறது என்றும் பிராட்பி43 தெரிவித்துள்ளது.மற்ற ஆராய்ச்சியாளர்கள் 1.0 முதல் 1.8 வரையிலான இழுவை குணகம் (Cd) மதிப்புகள் மற்றும் ஸ்லிப் குணகம் k மதிப்புகள் 0.25 முதல் 0.40 வரை (Feir and Geyer44; Hyde and Ludwig45; Harris, Kaufman46; van Duuren47; and Brat48); )கேம்ப் 41 இன் வேலையிலிருந்து k ஐ வரையறுப்பதிலும் அளவிடுவதிலும் இலக்கியம் குறிப்பிடத்தக்க முன்னேற்றத்தைக் காட்டவில்லை.
ஃப்ளோக்குலேஷன் செயல்முறையானது மோதல்களை எளிதாக்குவதற்கு கொந்தளிப்பை அடிப்படையாகக் கொண்டது, அங்கு வேகம் சாய்வு (ஜி) கொந்தளிப்பு/புளோக்குலேஷனை அளவிட பயன்படுகிறது.கலவை என்பது தண்ணீரில் உள்ள இரசாயனங்களை விரைவாகவும் சமமாகவும் சிதறடிக்கும் செயல்முறையாகும்.கலவையின் அளவு வேகம் சாய்வு மூலம் அளவிடப்படுகிறது:
இதில் G = வேகம் சாய்வு (sec-1), P = சக்தி உள்ளீடு (W), V = நீரின் அளவு (m3), μ = மாறும் பாகுத்தன்மை (Pa s).
அதிக G மதிப்பு, மிகவும் கலப்பு.சீரான உறைதலை உறுதிப்படுத்த முழுமையான கலவை அவசியம்.மிக முக்கியமான வடிவமைப்பு அளவுருக்கள் கலக்கும் நேரம் (டி) மற்றும் வேகம் சாய்வு (ஜி) என்று இலக்கியம் குறிப்பிடுகிறது.ஃப்ளோக்குலேஷன் செயல்முறையானது மோதல்களை எளிதாக்குவதற்கு கொந்தளிப்பை அடிப்படையாகக் கொண்டது, அங்கு வேகம் சாய்வு (ஜி) கொந்தளிப்பு/புளோக்குலேஷனை அளவிட பயன்படுகிறது.G க்கான வழக்கமான வடிவமைப்பு மதிப்புகள் 20 முதல் 70 s–1, t என்பது 15 முதல் 30 நிமிடங்கள், மற்றும் Gt (பரிமாணமற்றது) 104 முதல் 105 ஆகும். வேகமான கலவை தொட்டிகள் 700 முதல் 1000 வரையிலான G மதிப்புகளுடன் சிறப்பாகச் செயல்படும். சுமார் 2 நிமிடங்கள்.
இதில் P என்பது ஒவ்வொரு ஃப்ளோகுலேட்டர் பிளேடாலும் திரவத்திற்கு அளிக்கப்படும் சக்தி, N என்பது சுழற்சி வேகம், b என்பது கத்தி நீளம், ρ என்பது நீர் அடர்த்தி, r என்பது ஆரம், மற்றும் k என்பது ஸ்லிப் குணகம்.இந்த சமன்பாடு ஒவ்வொரு பிளேடிலும் தனித்தனியாகப் பயன்படுத்தப்படுகிறது மற்றும் ஃப்ளோகுலேட்டரின் மொத்த சக்தி உள்ளீட்டைக் கொடுக்க முடிவுகள் சுருக்கப்பட்டுள்ளன.இந்த சமன்பாட்டை கவனமாக ஆய்வு செய்வது, துடுப்பு ஃப்ளோகுலேட்டரின் வடிவமைப்பு செயல்பாட்டில் ஸ்லிப் காரணி k இன் முக்கியத்துவத்தைக் காட்டுகிறது.இலக்கியம் k இன் சரியான மதிப்பைக் குறிப்பிடவில்லை, மாறாக முன்பு கூறியது போல் ஒரு வரம்பை பரிந்துரைக்கிறது.இருப்பினும், சக்தி P மற்றும் ஸ்லிப் குணகம் k ஆகியவற்றுக்கு இடையேயான உறவு கனமானது.எனவே, எல்லா அளவுருக்களும் ஒரே மாதிரியாக இருந்தால், எடுத்துக்காட்டாக, k ஐ 0.25 இலிருந்து 0.3 ஆக மாற்றுவது ஒரு பிளேடுக்கு திரவத்திற்கு அனுப்பப்படும் சக்தியில் சுமார் 20% குறைவதற்கு வழிவகுக்கும், மேலும் k ஐ 0.25 இலிருந்து 0.18 ஆகக் குறைப்பது அவளை அதிகரிக்கும்.ஒரு வேனுக்கு சுமார் 27-30% மூலம் திரவத்திற்கு சக்தி அளிக்கப்படுகிறது.இறுதியில், நிலையான துடுப்பு ஃப்ளோகுலேட்டர் வடிவமைப்பில் k இன் தாக்கம் தொழில்நுட்ப அளவீடு மூலம் ஆராயப்பட வேண்டும்.
சறுக்கலின் துல்லியமான அனுபவ அளவீட்டுக்கு ஓட்டம் காட்சிப்படுத்தல் மற்றும் உருவகப்படுத்துதல் தேவைப்படுகிறது.எனவே, வெவ்வேறு பிளேடு நிலைகளின் விளைவை மதிப்பிடுவதற்காக, தண்டு மற்றும் நீர் மேற்பரப்பில் இருந்து வெவ்வேறு ஆழங்களில் வெவ்வேறு ரேடியல் தூரங்களில் ஒரு குறிப்பிட்ட சுழற்சி வேகத்தில் தண்ணீரில் பிளேட்டின் தொடுநிலை வேகத்தை விவரிக்க வேண்டியது அவசியம்.
இந்த ஆய்வில், ஒரு ஆய்வக அளவிலான துடுப்பு ஃப்ளோகுலேட்டரில் கொந்தளிப்பான ஓட்டம் திசைவேக புலத்தின் சோதனை மற்றும் எண் ஆய்வு மூலம் ஃப்ளோகுலேஷனின் ஹைட்ரோடைனமிக்ஸ் மதிப்பிடப்படுகிறது.PIV அளவீடுகள் ஃப்ளோகுலேட்டரில் பதிவு செய்யப்படுகின்றன, இது இலைகளைச் சுற்றியுள்ள நீர் துகள்களின் வேகத்தைக் காட்டும் நேர-சராசரியான திசைவேக வரையறைகளை உருவாக்குகிறது.கூடுதலாக, ANSYS-Fluent CFD ஆனது ஃப்ளோகுலேட்டருக்குள் சுழலும் ஓட்டத்தை உருவகப்படுத்தவும் மற்றும் நேர-சராசரியான திசைவேக வரையறைகளை உருவாக்கவும் பயன்படுத்தப்பட்டது.PIV மற்றும் CFD முடிவுகளுக்கிடையேயான கடிதப் பரிமாற்றத்தை மதிப்பிடுவதன் மூலம் விளைவாக CFD மாதிரி உறுதிப்படுத்தப்பட்டது.துடுப்பு ஃப்ளோகுலேட்டரின் பரிமாணமற்ற வடிவமைப்பு அளவுருவான ஸ்லிப் குணகம் k ஐ அளவிடுவதில் இந்த வேலையின் கவனம் உள்ளது.3 rpm மற்றும் 4 rpm குறைந்த வேகத்தில் ஸ்லிப் குணகம் k ஐ அளவிடுவதற்கான புதிய அடிப்படையை இங்கு வழங்கப்பட்டுள்ள வேலை வழங்குகிறது.முடிவுகளின் தாக்கங்கள், ஃப்ளோக்குலேஷன் தொட்டியின் ஹைட்ரோடினமிக்ஸ் பற்றிய சிறந்த புரிதலுக்கு நேரடியாக பங்களிக்கின்றன.
ஆய்வக ஃப்ளோகுலேட்டர் ஒரு திறந்த மேல் செவ்வகப் பெட்டியைக் கொண்டுள்ளது, இது 147 செமீ உயரம், 39 செமீ உயரம், ஒட்டுமொத்த அகலம் 118 செமீ, மற்றும் ஒட்டுமொத்த நீளம் 138 செமீ (படம் 1).கேம்ப்49 உருவாக்கிய முக்கிய வடிவமைப்பு அளவுகோல்கள் ஆய்வக அளவிலான துடுப்பு ஃப்ளோகுலேட்டரை வடிவமைக்கவும், பரிமாண பகுப்பாய்வின் கொள்கைகளைப் பயன்படுத்தவும் பயன்படுத்தப்பட்டன.லெபனான் அமெரிக்கன் பல்கலைக்கழகத்தின் (பைப்லோஸ், லெபனான்) சுற்றுச்சூழல் பொறியியல் ஆய்வகத்தில் சோதனை வசதி கட்டப்பட்டது.
கிடைமட்ட அச்சு கீழே இருந்து 60 செமீ உயரத்தில் அமைந்துள்ளது மற்றும் இரண்டு துடுப்பு சக்கரங்களுக்கு இடமளிக்கிறது.ஒவ்வொரு துடுப்பு சக்கரமும் 4 துடுப்புகளைக் கொண்டுள்ளது, ஒவ்வொரு துடுப்பிலும் 3 துடுப்புகள் மொத்தம் 12 துடுப்புகள் உள்ளன.ஃப்ளோகுலேஷனுக்கு 2 முதல் 6 ஆர்பிஎம் வரை குறைந்த வேகத்தில் மென்மையான கிளர்ச்சி தேவைப்படுகிறது.ஃப்ளோகுலேட்டர்களில் மிகவும் பொதுவான கலவை வேகம் 3 rpm மற்றும் 4 rpm ஆகும்.ஆய்வக அளவிலான ஃப்ளோகுலேட்டர் ஓட்டம் குடிநீர் சுத்திகரிப்பு நிலையத்தின் ஃப்ளோக்குலேஷன் தொட்டி பெட்டியில் உள்ள ஓட்டத்தை குறிக்கும் வகையில் வடிவமைக்கப்பட்டுள்ளது.பாரம்பரிய சமன்பாடு 42 ஐப் பயன்படுத்தி சக்தி கணக்கிடப்படுகிறது.இரண்டு சுழற்சி வேகத்திற்கும், வேக சாய்வு \(\stackrel{\mathrm{-}}{\text{G}}\) 10 \({\text{sec}}^{-{1}}\) ஐ விட அதிகமாக உள்ளது , ரெனால்ட்ஸ் எண் கொந்தளிப்பான ஓட்டத்தைக் குறிக்கிறது (அட்டவணை 1).
மிக அதிக எண்ணிக்கையிலான புள்ளிகளில் ஒரே நேரத்தில் திரவ வேக திசையன்களின் துல்லியமான மற்றும் அளவு அளவீடுகளை அடைய PIV பயன்படுத்தப்படுகிறது.சோதனை அமைப்பில் ஆய்வக அளவிலான துடுப்பு ஃப்ளோகுலேட்டர், ஒரு LaVision PIV அமைப்பு (2017) மற்றும் ஒரு Arduino வெளிப்புற லேசர் சென்சார் தூண்டுதல் ஆகியவை அடங்கும்.நேர-சராசரி திசைவேக சுயவிவரங்களை உருவாக்க, PIV படங்கள் அதே இடத்தில் தொடர்ச்சியாக பதிவு செய்யப்பட்டன.ஒரு குறிப்பிட்ட துடுப்புக் கையின் மூன்று கத்திகள் ஒவ்வொன்றின் நீளத்தின் நடுப்பகுதியில் இலக்குப் பகுதி இருக்கும் வகையில் PIV அமைப்பு அளவீடு செய்யப்படுகிறது.வெளிப்புற தூண்டுதல் ஃப்ளோகுலேட்டர் அகலத்தின் ஒரு பக்கத்தில் அமைந்துள்ள லேசர் மற்றும் மறுபுறம் ஒரு சென்சார் ரிசீவரைக் கொண்டுள்ளது.ஒவ்வொரு முறையும் ஃப்ளோகுலேட்டர் கை லேசர் பாதையைத் தடுக்கும் போது, பிஐவி லேசர் மற்றும் கேமராவை நிரல்படுத்தக்கூடிய டைமிங் யூனிட்டுடன் ஒருங்கிணைத்து படம் பிடிக்க பிஐவி அமைப்புக்கு ஒரு சமிக்ஞை அனுப்பப்படுகிறது.அத்திப்பழத்தில்.2 PIV அமைப்பின் நிறுவல் மற்றும் படத்தை கையகப்படுத்தும் செயல்முறையைக் காட்டுகிறது.
ஃப்ளோகுலேட்டரை 5-10 நிமிடங்களுக்கு இயக்கிய பிறகு, ஓட்டத்தை இயல்பாக்குவதற்கும் அதே ஒளிவிலகல் குறியீட்டு புலத்தை கணக்கில் எடுத்துக்கொள்வதற்கும் பிஐவியின் பதிவு தொடங்கப்பட்டது.ஃப்ளோகுலேட்டரில் மூழ்கி, ஆர்வமுள்ள கத்தியின் நீளத்தின் நடுப்பகுதியில் வைக்கப்படும் அளவுத்திருத்தத் தகட்டைப் பயன்படுத்துவதன் மூலம் அளவுத்திருத்தம் அடையப்படுகிறது.அளவுத்திருத்த தட்டுக்கு நேரடியாக மேலே ஒரு பிளாட் லைட் ஷீட்டை உருவாக்க PIV லேசரின் நிலையை சரிசெய்யவும்.ஒவ்வொரு பிளேட்டின் ஒவ்வொரு சுழற்சி வேகத்திற்கும் அளவிடப்பட்ட மதிப்புகளை பதிவு செய்யவும், மேலும் சோதனைக்கு தேர்ந்தெடுக்கப்பட்ட சுழற்சி வேகம் 3 rpm மற்றும் 4 rpm ஆகும்.
அனைத்து PIV பதிவுகளுக்கும், இரண்டு லேசர் துடிப்புகளுக்கு இடையிலான நேர இடைவெளி 6900 முதல் 7700 µs வரையிலான வரம்பில் அமைக்கப்பட்டது, இது 5 பிக்சல்களின் குறைந்தபட்ச துகள் இடமாற்றத்தை அனுமதித்தது.துல்லியமான நேர-சராசரி அளவீடுகளைப் பெற தேவையான படங்களின் எண்ணிக்கையில் பைலட் சோதனைகள் மேற்கொள்ளப்பட்டன.40, 50, 60, 80, 100, 120, 160, 200, 240 மற்றும் 280 படங்களைக் கொண்ட மாதிரிகளுக்கு திசையன் புள்ளிவிவரங்கள் ஒப்பிடப்பட்டன.240 படங்களின் மாதிரி அளவு, ஒவ்வொரு படமும் இரண்டு பிரேம்களைக் கொண்டிருப்பதால் நிலையான நேர-சராசரி முடிவுகளை வழங்குவதாக கண்டறியப்பட்டது.
ஃப்ளோகுலேட்டரில் ஓட்டம் கொந்தளிப்பாக இருப்பதால், சிறிய கொந்தளிப்பான கட்டமைப்புகளைத் தீர்க்க ஒரு சிறிய விசாரணை சாளரம் மற்றும் அதிக எண்ணிக்கையிலான துகள்கள் தேவைப்படுகின்றன.துல்லியத்தை உறுதி செய்வதற்காக, குறுக்கு-தொடர்பு அல்காரிதத்துடன், அளவைக் குறைப்பதற்கான பல மறு செய்கைகள் பயன்படுத்தப்படுகின்றன.50% ஒன்றுடன் ஒன்று 48×48 பிக்சல்கள் கொண்ட ஆரம்ப வாக்குச் சாவடி சாளரம் மற்றும் ஒரு தழுவல் செயல்முறையைத் தொடர்ந்து 100% ஒன்றுடன் ஒன்று மற்றும் இரண்டு தழுவல் செயல்முறைகள் கொண்ட 32×32 பிக்சல்கள் கொண்ட இறுதி வாக்கெடுப்பு சாளர அளவு.கூடுதலாக, கண்ணாடி வெற்று கோளங்கள் ஓட்டத்தில் விதைத் துகள்களாகப் பயன்படுத்தப்பட்டன, இது ஒரு வாக்குச் சாவடிக்கு குறைந்தது 10 துகள்களை அனுமதித்தது.லேசர் மூலத்தையும் கேமராவையும் இயக்குவதற்கும் ஒத்திசைப்பதற்கும் பொறுப்பான புரோகிராமபிள் டைமிங் யூனிட்டில் (PTU) தூண்டுதல் மூலத்தால் PIV பதிவு தூண்டப்படுகிறது.
வணிகரீதியான CFD தொகுப்பு ANSYS Fluent v 19.1 3D மாதிரியை உருவாக்கவும் அடிப்படை ஓட்ட சமன்பாடுகளைத் தீர்க்கவும் பயன்படுத்தப்பட்டது.
ANSYS-Fluent ஐப் பயன்படுத்தி, ஆய்வக அளவிலான துடுப்பு ஃப்ளோகுலேட்டரின் 3D மாதிரி உருவாக்கப்பட்டது.மாதிரியானது ஒரு செவ்வக பெட்டியின் வடிவத்தில் தயாரிக்கப்படுகிறது, இது ஆய்வக மாதிரியைப் போன்ற ஒரு கிடைமட்ட அச்சில் பொருத்தப்பட்ட இரண்டு துடுப்பு சக்கரங்களைக் கொண்டுள்ளது.ஃப்ரீபோர்டு இல்லாத மாடல் 108 செமீ உயரம், 118 செமீ அகலம் மற்றும் 138 செமீ நீளம் கொண்டது.கலவையைச் சுற்றி ஒரு கிடைமட்ட உருளை விமானம் சேர்க்கப்பட்டுள்ளது.உருளை விமானம் உருவாக்கம் நிறுவல் கட்டத்தில் முழு கலவையின் சுழற்சியை செயல்படுத்த வேண்டும் மற்றும் படம் 3a இல் காட்டப்பட்டுள்ளபடி, ஃப்ளோகுலேட்டருக்குள் சுழலும் ஓட்ட புலத்தை உருவகப்படுத்த வேண்டும்.
3D ANSYS-சரளமான மற்றும் மாதிரி வடிவியல் வரைபடம், ANSYS-சுவாரஸ்யத் தளத்தில் சரளமான ஃப்ளோகுலேட்டர் பாடி மெஷ், ANSYS-விருப்பமான விமானத்தில் சரளமான வரைபடம்.
மாதிரி வடிவவியல் இரண்டு பகுதிகளைக் கொண்டுள்ளது, அவை ஒவ்வொன்றும் ஒரு திரவமாகும்.இது தருக்க கழித்தல் செயல்பாட்டைப் பயன்படுத்தி அடையப்படுகிறது.முதலில் திரவத்தைக் குறிக்க பெட்டியிலிருந்து சிலிண்டரை (மிக்சர் உட்பட) கழிக்கவும்.பின்னர் சிலிண்டரிலிருந்து கலவையை கழிக்கவும், இதன் விளைவாக இரண்டு பொருள்கள்: கலவை மற்றும் திரவம்.இறுதியாக, இரண்டு பகுதிகளுக்கு இடையில் ஒரு நெகிழ் இடைமுகம் பயன்படுத்தப்பட்டது: ஒரு சிலிண்டர்-சிலிண்டர் இடைமுகம் மற்றும் ஒரு சிலிண்டர்-மிக்சர் இடைமுகம் (படம் 3a).
எண் உருவகப்படுத்துதல்களை இயக்கப் பயன்படுத்தப்படும் கொந்தளிப்பு மாதிரிகளின் தேவைகளைப் பூர்த்தி செய்ய கட்டப்பட்ட மாதிரிகளின் மெஷிங் முடிக்கப்பட்டுள்ளது.திடமான மேற்பரப்புக்கு அருகில் விரிவாக்கப்பட்ட அடுக்குகளுடன் கட்டமைக்கப்படாத கண்ணி பயன்படுத்தப்பட்டது.1.2 வளர்ச்சி விகிதத்துடன் அனைத்து சுவர்களுக்கும் விரிவாக்க அடுக்குகளை உருவாக்கவும், சிக்கலான ஓட்ட வடிவங்கள் கைப்பற்றப்படுவதை உறுதிசெய்யவும், \(7\mathrm{ x }{10}^{-4}\) m இன் முதல் அடுக்கு தடிமன் கொண்டு \ ( {\text {y))^{+}\le 1.0\).டெட்ராஹெட்ரான் பொருத்துதல் முறையைப் பயன்படுத்தி உடல் அளவு சரிசெய்யப்படுகிறது.2.5 × \({10}^{-3}\) மீ உறுப்பு அளவுடன் இரண்டு இடைமுகங்களின் முன் பக்க அளவு உருவாக்கப்பட்டது, மேலும் மிக்சர் முன் அளவு 9 × \({10}^{-3}\ ) மீ பயன்படுத்தப்படுகிறது.ஆரம்பத்தில் உருவாக்கப்பட்ட கண்ணி 2144409 உறுப்புகளைக் கொண்டிருந்தது (படம். 3b).
இரண்டு-அளவுரு k-ε கொந்தளிப்பு மாதிரி ஆரம்ப அடிப்படை மாதிரியாக தேர்ந்தெடுக்கப்பட்டது.ஃப்ளோகுலேட்டருக்குள் சுழலும் ஓட்டத்தை துல்லியமாக உருவகப்படுத்த, அதிக கணக்கீட்டு விலை மாதிரி தேர்ந்தெடுக்கப்பட்டது.ஃப்ளோகுலேட்டருக்குள் இருக்கும் கொந்தளிப்பான சுழல் ஓட்டம் இரண்டு CFD மாதிரிகளைப் பயன்படுத்தி எண்ணியல் ரீதியாக ஆராயப்பட்டது: SST k–ω51 மற்றும் IDDES52.மாடல்களை சரிபார்க்க இரண்டு மாடல்களின் முடிவுகளும் சோதனை PIV முடிவுகளுடன் ஒப்பிடப்பட்டன.முதலில், SST k-ω கொந்தளிப்பு மாதிரி என்பது திரவ இயக்கவியல் பயன்பாடுகளுக்கான இரண்டு சமன்பாடு கொந்தளிப்பான பாகுத்தன்மை மாதிரியாகும்.இது வில்காக்ஸ் k-ω மற்றும் k-ε மாடல்களை இணைக்கும் கலப்பின மாதிரியாகும்.கலவை செயல்பாடு சுவருக்கு அருகில் உள்ள வில்காக்ஸ் மாதிரியையும், வரவிருக்கும் ஓட்டத்தில் k-ε மாதிரியையும் செயல்படுத்துகிறது.ஓட்டம் முழுவதும் சரியான மாதிரி பயன்படுத்தப்படுவதை இது உறுதி செய்கிறது.பாதகமான அழுத்த சாய்வுகள் காரணமாக ஓட்டம் பிரிவதை இது துல்லியமாக கணிக்கின்றது.இரண்டாவதாக, SST k-ω RANS (Reynolds-Averaged Navier-Stokes) மாதிரியுடன் தனிநபர் எடி சிமுலேஷன் (DES) மாதிரியில் பரவலாகப் பயன்படுத்தப்படும் மேம்பட்ட ஒத்திவைக்கப்பட்ட எடி சிமுலேஷன் (IDDES) முறை தேர்ந்தெடுக்கப்பட்டது.IDDES என்பது ஒரு கலப்பின RANS-LES (பெரிய எடி சிமுலேஷன்) மாடலாகும், இது மிகவும் நெகிழ்வான மற்றும் பயனர் நட்பு தெளிவுத்திறன் அளவிடுதல் (SRS) உருவகப்படுத்துதல் மாதிரியை வழங்குகிறது.இது பெரிய சுழல்களைத் தீர்க்க LES மாதிரியை அடிப்படையாகக் கொண்டது மற்றும் சிறிய அளவிலான சுழல்களை உருவகப்படுத்த SST k-ω க்கு மாற்றியமைக்கிறது.SST k-ω மற்றும் IDDES உருவகப்படுத்துதல்களின் முடிவுகளின் புள்ளிவிவர பகுப்பாய்வுகள் மாதிரியை சரிபார்க்க PIV முடிவுகளுடன் ஒப்பிடப்பட்டது.
இரண்டு-அளவுரு k-ε கொந்தளிப்பு மாதிரி ஆரம்ப அடிப்படை மாதிரியாக தேர்ந்தெடுக்கப்பட்டது.ஃப்ளோகுலேட்டருக்குள் சுழலும் ஓட்டத்தை துல்லியமாக உருவகப்படுத்த, அதிக கணக்கீட்டு விலை மாதிரி தேர்ந்தெடுக்கப்பட்டது.ஃப்ளோகுலேட்டருக்குள் இருக்கும் கொந்தளிப்பான சுழல் ஓட்டம் இரண்டு CFD மாதிரிகளைப் பயன்படுத்தி எண்ணியல் ரீதியாக ஆராயப்பட்டது: SST k–ω51 மற்றும் IDDES52.மாடல்களை சரிபார்க்க இரண்டு மாடல்களின் முடிவுகளும் சோதனை PIV முடிவுகளுடன் ஒப்பிடப்பட்டன.முதலில், SST k-ω கொந்தளிப்பு மாதிரி என்பது திரவ இயக்கவியல் பயன்பாடுகளுக்கான இரண்டு சமன்பாடு கொந்தளிப்பான பாகுத்தன்மை மாதிரியாகும்.இது வில்காக்ஸ் k-ω மற்றும் k-ε மாடல்களை இணைக்கும் கலப்பின மாதிரியாகும்.கலவை செயல்பாடு சுவருக்கு அருகில் உள்ள வில்காக்ஸ் மாதிரியையும், வரவிருக்கும் ஓட்டத்தில் k-ε மாதிரியையும் செயல்படுத்துகிறது.ஓட்டம் முழுவதும் சரியான மாதிரி பயன்படுத்தப்படுவதை இது உறுதி செய்கிறது.பாதகமான அழுத்த சாய்வுகள் காரணமாக ஓட்டம் பிரிவதை இது துல்லியமாக கணிக்கின்றது.இரண்டாவதாக, SST k-ω RANS (Reynolds-Averaged Navier-Stokes) மாதிரியுடன் தனிநபர் எடி சிமுலேஷன் (DES) மாதிரியில் பரவலாகப் பயன்படுத்தப்படும் மேம்பட்ட ஒத்திவைக்கப்பட்ட எடி சிமுலேஷன் (IDDES) முறை தேர்ந்தெடுக்கப்பட்டது.IDDES என்பது ஒரு கலப்பின RANS-LES (பெரிய எடி சிமுலேஷன்) மாடலாகும், இது மிகவும் நெகிழ்வான மற்றும் பயனர் நட்பு தெளிவுத்திறன் அளவிடுதல் (SRS) உருவகப்படுத்துதல் மாதிரியை வழங்குகிறது.இது பெரிய சுழல்களைத் தீர்க்க LES மாதிரியை அடிப்படையாகக் கொண்டது மற்றும் சிறிய அளவிலான சுழல்களை உருவகப்படுத்த SST k-ω க்கு மாற்றியமைக்கிறது.SST k-ω மற்றும் IDDES உருவகப்படுத்துதல்களின் முடிவுகளின் புள்ளிவிவர பகுப்பாய்வுகள் மாதிரியை சரிபார்க்க PIV முடிவுகளுடன் ஒப்பிடப்பட்டது.
அழுத்தம்-அடிப்படையிலான நிலையற்ற தீர்வைப் பயன்படுத்தவும் மற்றும் Y திசையில் ஈர்ப்பு விசையைப் பயன்படுத்தவும்.கலவைக்கு ஒரு கண்ணி இயக்கத்தை ஒதுக்குவதன் மூலம் சுழற்சி அடையப்படுகிறது, அங்கு சுழற்சி அச்சின் தோற்றம் கிடைமட்ட அச்சின் மையத்திலும், சுழற்சி அச்சின் திசை Z திசையிலும் இருக்கும்.இரண்டு மாதிரி வடிவியல் இடைமுகங்களுக்கும் ஒரு கண்ணி இடைமுகம் உருவாக்கப்பட்டது, இதன் விளைவாக இரண்டு எல்லைப் பெட்டி விளிம்புகள் உருவாகின்றன.சோதனை நுட்பத்தைப் போலவே, சுழற்சி வேகம் 3 மற்றும் 4 புரட்சிகளுக்கு ஒத்திருக்கிறது.
கலவை மற்றும் ஃப்ளோகுலேட்டரின் சுவர்களுக்கான எல்லை நிலைமைகள் சுவரால் அமைக்கப்பட்டன, மேலும் ஃப்ளோகுலேட்டரின் மேல் திறப்பு பூஜ்ஜிய அளவு அழுத்தத்துடன் கடையின் மூலம் அமைக்கப்பட்டது (படம் 3 சி).எளிய அழுத்தம்-வேகத் தொடர்புத் திட்டம், குறைந்தபட்ச சதுர உறுப்புகளின் அடிப்படையில் அனைத்து அளவுருக்களுடன் இரண்டாவது-வரிசை செயல்பாடுகளின் சாய்வு இடத்தைப் பிரித்தெடுத்தல்.அனைத்து ஓட்டம் மாறிகளுக்குமான ஒன்றிணைவு அளவுகோல் அளவிடப்பட்ட எச்சம் 1 x \({10}^{-3}\) ஆகும்.ஒரு நேரப் படிக்கு அதிகபட்ச மறு செய்கைகள் 20 ஆகும், மேலும் நேரப் படி அளவு 0.5° சுழற்சிக்கு ஒத்திருக்கும்.SST k–ω மாதிரிக்கான 8வது மறு செய்கையிலும், IDDESஐப் பயன்படுத்தி 12வது மறு செய்கையிலும் தீர்வு ஒன்றிணைகிறது.கூடுதலாக, நேர படிகளின் எண்ணிக்கை கணக்கிடப்பட்டது, இதனால் கலவை குறைந்தது 12 புரட்சிகளை செய்தது.3 சுழற்சிகளுக்குப் பிறகு நேரப் புள்ளிவிவரங்களுக்கான தரவு மாதிரியைப் பயன்படுத்தவும், இது சோதனை செயல்முறையைப் போலவே ஓட்டத்தை இயல்பாக்க அனுமதிக்கிறது.ஒவ்வொரு புரட்சிக்கும் வேக சுழல்களின் வெளியீட்டை ஒப்பிடுவது, கடந்த நான்கு புரட்சிகளுக்கு ஒரே மாதிரியான முடிவுகளை அளிக்கிறது, இது ஒரு நிலையான நிலையை அடைந்துள்ளது என்பதைக் குறிக்கிறது.கூடுதல் ரெவ்கள் நடுத்தர வேக வரையறைகளை மேம்படுத்தவில்லை.
சுழற்சி வேகம், 3 rpm அல்லது 4 rpm தொடர்பாக நேர படி வரையறுக்கப்படுகிறது.கலவையை 0.5 ° மூலம் சுழற்றுவதற்கு தேவையான நேரத்திற்கு நேர படி சுத்திகரிக்கப்படுகிறது.முந்தைய பிரிவில் விவரிக்கப்பட்டுள்ளபடி தீர்வு எளிதில் ஒன்றிணைவதால் இது போதுமானதாக மாறிவிடும்.இவ்வாறு, இரண்டு டர்புலன்ஸ் மாடல்களுக்கான அனைத்து எண் கணக்கீடுகளும் 3 rpm, 0.0208 \(\stackrel{ \mathrm{-} க்கு 0.02 \(\stackrel{\mathrm{-}}{7}\) என்ற மாற்றியமைக்கப்பட்ட நேர படியைப் பயன்படுத்தி மேற்கொள்ளப்பட்டன. {3}\) 4 ஆர்பிஎம்.கொடுக்கப்பட்ட சுத்திகரிப்பு நேர படிக்கு, கலத்தின் கூரண்ட் எண் எப்போதும் 1.0 க்கும் குறைவாகவே இருக்கும்.
மாதிரி-மெஷ் சார்புநிலையை ஆராய, முதலில் அசல் 2.14M மெஷ் மற்றும் பின்னர் சுத்திகரிக்கப்பட்ட 2.88M மெஷ் ஆகியவற்றைப் பயன்படுத்தி முடிவுகள் பெறப்பட்டன.மிக்சர் உடலின் செல் அளவை 9 × \({10}^{-3}\) மீ இலிருந்து 7 × \({10}^{-3}\) மீ ஆகக் குறைப்பதன் மூலம் கட்டச் சுத்திகரிப்பு அடையப்படுகிறது.இரண்டு மாதிரிகள் கொந்தளிப்பின் அசல் மற்றும் சுத்திகரிக்கப்பட்ட கண்ணிகளுக்கு, பிளேட்டைச் சுற்றியுள்ள வெவ்வேறு இடங்களில் உள்ள வேகத் தொகுதிகளின் சராசரி மதிப்புகள் ஒப்பிடப்பட்டன.முடிவுகளுக்கு இடையிலான சதவீத வேறுபாடு SST k–ω மாதிரிக்கு 1.73% மற்றும் IDDES மாதிரிக்கு 3.51% ஆகும்.IDDES அதிக சதவீத வேறுபாட்டைக் காட்டுகிறது, ஏனெனில் இது ஒரு கலப்பின RANS-LES மாதிரி.இந்த வேறுபாடுகள் முக்கியமற்றதாகக் கருதப்பட்டன, எனவே உருவகப்படுத்துதல் அசல் கண்ணியைப் பயன்படுத்தி 2.14 மில்லியன் தனிமங்கள் மற்றும் 0.5° சுழற்சி நேர படிநிலையைப் பயன்படுத்தி செய்யப்பட்டது.
ஆறு சோதனைகளில் ஒவ்வொன்றையும் இரண்டாவது முறையாகச் செய்து முடிவுகளை ஒப்பிட்டு சோதனை முடிவுகளின் மறுஉருவாக்கம் ஆராயப்பட்டது.இரண்டு தொடர் சோதனைகளில் பிளேட்டின் மையத்தில் வேக மதிப்புகளை ஒப்பிடுக.இரண்டு சோதனைக் குழுக்களுக்கு இடையிலான சராசரி சதவீத வேறுபாடு 3.1% ஆகும்.ஒவ்வொரு சோதனைக்கும் PIV அமைப்பு சுயாதீனமாக மறுசீரமைக்கப்பட்டது.ஒவ்வொரு பிளேட்டின் மையத்திலும் பகுப்பாய்வு ரீதியாக கணக்கிடப்பட்ட வேகத்தை அதே இடத்தில் உள்ள PIV வேகத்துடன் ஒப்பிடுக.இந்த ஒப்பீடு, பிளேடு 1க்கான அதிகபட்ச சதவீதப் பிழையான 6.5% வித்தியாசத்தைக் காட்டுகிறது.
ஸ்லிப் காரணியை அளவிடுவதற்கு முன், துடுப்பு ஃப்ளோகுலேட்டரில் ஸ்லிப் என்ற கருத்தை அறிவியல் பூர்வமாக புரிந்துகொள்வது அவசியம், இது ஃப்ளோகுலேட்டரின் துடுப்புகளைச் சுற்றியுள்ள ஓட்ட அமைப்பைப் படிக்க வேண்டும்.கருத்தியல் ரீதியாக, ஸ்லிப் குணகம் தண்ணீருடன் தொடர்புடைய கத்திகளின் வேகத்தை கணக்கில் எடுத்துக்கொள்வதற்காக துடுப்பு ஃப்ளோகுலேட்டர்களின் வடிவமைப்பில் கட்டமைக்கப்பட்டுள்ளது.இந்த வேகம் பிளேட் வேகத்தில் 75% ஆக இருக்க வேண்டும் என்று இலக்கியம் பரிந்துரைக்கிறது, எனவே பெரும்பாலான வடிவமைப்புகள் பொதுவாக இந்த சரிசெய்தலுக்கு 0.25 ak ஐப் பயன்படுத்துகின்றன.ஓட்டம் திசைவேகப் புலத்தை முழுமையாகப் புரிந்து கொள்ளவும், இந்தச் சீட்டைப் படிக்கவும் PIV சோதனைகளில் இருந்து பெறப்பட்ட வேகம் ஸ்ட்ரீம்லைன்களைப் பயன்படுத்த வேண்டும்.பிளேடு 1 என்பது தண்டுக்கு மிக நெருக்கமான உள் பிளேடு, பிளேடு 3 என்பது வெளிப்புற கத்தி, மற்றும் பிளேடு 2 நடுத்தர கத்தி.
பிளேடு 1 இல் உள்ள வேகம் ஸ்ட்ரீம்லைன்கள் பிளேட்டைச் சுற்றி நேரடியாகச் சுழலும் ஓட்டத்தைக் காட்டுகின்றன.இந்த ஓட்ட வடிவங்கள் பிளேட்டின் வலது பக்கத்தில், ரோட்டருக்கும் பிளேடிற்கும் இடையில் ஒரு புள்ளியில் இருந்து வெளிப்படுகின்றன.படம் 4a இல் சிவப்பு புள்ளியிடப்பட்ட பெட்டியால் சுட்டிக்காட்டப்பட்ட பகுதியைப் பார்க்கும்போது, பிளேடுக்கு மேலேயும் சுற்றிலும் மறுசுழற்சி ஓட்டத்தின் மற்றொரு அம்சத்தை அடையாளம் காண்பது சுவாரஸ்யமானது.ஓட்டம் காட்சிப்படுத்தல் மறுசுழற்சி மண்டலத்தில் சிறிய ஓட்டத்தைக் காட்டுகிறது.இந்த ஓட்டம் பிளேட்டின் வலது பக்கத்திலிருந்து பிளேட்டின் முடிவில் இருந்து சுமார் 6 செமீ உயரத்தில் நெருங்குகிறது, ஒருவேளை கத்திக்கு முந்தைய கையின் முதல் பிளேட்டின் செல்வாக்கின் காரணமாக, இது படத்தில் தெரியும்.4 rpm இல் ஃப்ளோ காட்சிப்படுத்தல் அதே நடத்தை மற்றும் கட்டமைப்பைக் காட்டுகிறது, வெளிப்படையாக அதிக வேகத்துடன்.
3 rpm மற்றும் 4 rpm என்ற இரண்டு சுழற்சி வேகத்தில் மூன்று கத்திகளின் வேக புலம் மற்றும் தற்போதைய வரைபடங்கள்.3 rpm இல் மூன்று கத்திகளின் அதிகபட்ச சராசரி வேகம் முறையே 0.15 m/s, 0.20 m/s மற்றும் 0.16 m/s ஆகும், மேலும் 4 rpm இல் அதிகபட்ச சராசரி வேகம் 0.15 m/s, 0.22 m/s மற்றும் 0.22 m/ கள், முறையே.மூன்று தாள்களில்.
வேன்கள் 1 மற்றும் 2 க்கு இடையில் ஹெலிகல் ஓட்டத்தின் மற்றொரு வடிவம் காணப்பட்டது. திசையன் திசையில் சுட்டிக்காட்டப்பட்டபடி, நீர் ஓட்டம் வேன் 2 இன் அடிப்பகுதியில் இருந்து மேல்நோக்கி நகர்வதை திசையன் புலம் தெளிவாகக் காட்டுகிறது.படம் 4b இல் உள்ள புள்ளியிடப்பட்ட பெட்டியில் காட்டப்பட்டுள்ளபடி, இந்த திசையன்கள் பிளேடு மேற்பரப்பில் இருந்து செங்குத்தாக மேல்நோக்கி செல்லாது, ஆனால் வலதுபுறம் திரும்பி படிப்படியாக கீழே இறங்குகின்றன.பிளேடு 1 இன் மேற்பரப்பில், கீழ்நோக்கிய திசையன்கள் வேறுபடுகின்றன, அவை இரண்டு கத்திகளையும் அணுகுகின்றன மற்றும் அவற்றுக்கிடையே உருவாகும் மறுசுழற்சி ஓட்டத்திலிருந்து அவற்றைச் சுற்றியுள்ளன.4 rpm இன் அதிக வேக வீச்சுடன் இரண்டு சுழற்சி வேகத்திலும் ஒரே ஓட்ட அமைப்பு தீர்மானிக்கப்பட்டது.
பிளேடு 3 இன் திசைவேகப் புலமானது, பிளேடு 3க்குக் கீழே உள்ள ஓட்டத்தில் சேரும் முந்தைய பிளேட்டின் திசைவேக வெக்டரில் இருந்து குறிப்பிடத்தக்க பங்களிப்பைச் செய்யவில்லை. பிளேடு 3 இன் கீழ் முக்கிய ஓட்டம் செங்குத்து திசைவேக திசையன் தண்ணீருடன் உயரும் காரணமாகும்.
படம் 4c இல் காட்டப்பட்டுள்ளபடி, கத்தி 3 இன் மேற்பரப்பில் உள்ள திசைவேக திசையன்களை மூன்று குழுக்களாகப் பிரிக்கலாம்.முதல் செட் பிளேட்டின் வலது விளிம்பில் உள்ளது.இந்த நிலையில் உள்ள ஓட்ட அமைப்பு நேராக வலது மற்றும் மேல் (அதாவது பிளேடு 2 நோக்கி).இரண்டாவது குழு கத்தியின் நடுப்பகுதி.இந்த நிலைக்கான திசைவேக திசையன் எந்த விலகலும் இல்லாமல் மற்றும் சுழற்சி இல்லாமல் நேராக இயக்கப்படுகிறது.வேக மதிப்பின் குறைவு பிளேட்டின் முடிவில் உயரத்தின் அதிகரிப்புடன் தீர்மானிக்கப்பட்டது.மூன்றாவது குழுவிற்கு, கத்திகளின் இடது சுற்றளவில் அமைந்துள்ளது, ஓட்டம் உடனடியாக இடதுபுறமாக இயக்கப்படுகிறது, அதாவது ஃப்ளோகுலேட்டரின் சுவருக்கு.திசைவேக திசையன் மூலம் குறிப்பிடப்படும் ஓட்டத்தின் பெரும்பகுதி மேலே செல்கிறது, மேலும் ஓட்டத்தின் ஒரு பகுதி கிடைமட்டமாக கீழே செல்கிறது.
இரண்டு கொந்தளிப்பு மாதிரிகள், SST k-ω மற்றும் IDDES, 3 rpm மற்றும் 4 rpm க்கான நேர-சராசரி வேக சுயவிவரங்களை பிளேட் சராசரி நீள விமானத்தில் உருவாக்கப் பயன்படுத்தப்பட்டன.படம் 5 இல் காட்டப்பட்டுள்ளபடி, நான்கு தொடர்ச்சியான சுழற்சிகளால் உருவாக்கப்பட்ட திசைவேக வரையறைகளுக்கு இடையே முழுமையான ஒற்றுமையை அடைவதன் மூலம் நிலையான நிலை அடையப்படுகிறது.கூடுதலாக, IDDES ஆல் உருவாக்கப்பட்ட நேர-சராசரி திசைவேக வரையறைகள் படம் 6a இல் காட்டப்பட்டுள்ளன, அதே நேரத்தில் SST k - ω ஆல் உருவாக்கப்பட்ட நேர-சராசரி திசைவேக சுயவிவரங்கள் படம் 6a இல் காட்டப்பட்டுள்ளன.6b.
IDDES மற்றும் SST k–ω ஆல் உருவாக்கப்பட்ட நேர-சராசரி வேகம் சுழல்களைப் பயன்படுத்தி, IDDES ஆனது வேகம் சுழல்களின் அதிக விகிதத்தைக் கொண்டுள்ளது.
படம் 7 இல் காட்டப்பட்டுள்ளபடி 3 rpm இல் IDDES உடன் உருவாக்கப்பட்ட வேக சுயவிவரத்தை கவனமாக ஆராயவும். கலவை கடிகார திசையில் சுழல்கிறது மற்றும் காட்டப்பட்டுள்ள குறிப்புகளின்படி ஓட்டம் விவாதிக்கப்படுகிறது.
அத்திப்பழத்தில்.7 மேல் துளை இருப்பதால் ஓட்டம் தடைபடாததால், I நாற்கரத்தில் பிளேட் 3 இன் மேற்பரப்பில் ஓட்டம் பிரிந்திருப்பதைக் காணலாம்.ஃப்ளோகுலேட்டரின் சுவர்களால் ஓட்டம் முற்றிலும் வரம்பிடப்பட்டதால், நான்காம் II இல், ஓட்டத்தின் எந்தப் பிரிப்பும் காணப்படவில்லை.நான்காம் III இல், நீர் முந்தைய நாற்கரங்களை விட மிகக் குறைந்த அல்லது குறைந்த வேகத்தில் சுழலும்.I மற்றும் II ஆகிய இருபகுதிகளில் உள்ள நீர் கலவையின் செயல்பாட்டின் மூலம் கீழ்நோக்கி நகர்த்தப்படுகிறது (அதாவது சுழற்றப்படுகிறது அல்லது வெளியே தள்ளப்படுகிறது).மற்றும் நான்காம் III இல், கிளர்ச்சியாளரின் கத்திகளால் தண்ணீர் வெளியே தள்ளப்படுகிறது.இந்த இடத்தில் உள்ள நீர் நிறை நெருங்கி வரும் ஃப்ளோகுலேட்டர் ஸ்லீவை எதிர்க்கிறது என்பது வெளிப்படையானது.இந்த நான்கில் உள்ள சுழல் ஓட்டம் முற்றிலும் பிரிக்கப்பட்டுள்ளது.குவாட்ரண்ட் IVக்கு, வான் 3க்கு மேலே உள்ள காற்றோட்டத்தின் பெரும்பகுதி ஃப்ளோகுலேட்டர் சுவரை நோக்கி செலுத்தப்பட்டு, உயரம் மேல் திறப்புக்கு அதிகரிக்கும் போது படிப்படியாக அதன் அளவை இழக்கிறது.
கூடுதலாக, மைய இடம் நீல நிற புள்ளியிடப்பட்ட நீள்வட்டங்களால் காட்டப்பட்டுள்ளபடி, III மற்றும் IV ஆகிய நாற்கரங்களில் ஆதிக்கம் செலுத்தும் சிக்கலான ஓட்ட வடிவங்களை உள்ளடக்கியது.இந்த குறிக்கப்பட்ட பகுதிக்கும் துடுப்பு ஃப்ளோகுலேட்டரில் சுழலும் ஓட்டத்திற்கும் எந்த தொடர்பும் இல்லை, ஏனெனில் சுழலும் இயக்கத்தை அடையாளம் காண முடியும்.உள் ஓட்டம் மற்றும் முழு சுழற்சி ஓட்டம் ஆகியவற்றுக்கு இடையே ஒரு தெளிவான பிரிப்பு இருக்கும் நான் மற்றும் II க்கு இது முரணாக உள்ளது.
படத்தில் காட்டப்பட்டுள்ளபடி.6, IDDES மற்றும் SST k-ω முடிவுகளை ஒப்பிடுகையில், வேகம் வரையறைகளுக்கு இடையே உள்ள முக்கிய வேறுபாடு பிளேடு 3 க்கு கீழே உள்ள வேகத்தின் அளவு ஆகும். SST k-ω மாதிரியானது பிளேடு 3 ஆல் நீட்டிக்கப்பட்ட உயர்-வேக ஓட்டம் என்பதை தெளிவாகக் காட்டுகிறது. IDDES உடன் ஒப்பிடும்போது.
மற்றொரு வித்தியாசத்தை நான்கில் III இல் காணலாம்.IDDES இலிருந்து, முன்பு குறிப்பிட்டபடி, ஃப்ளோகுலேட்டர் கைகளுக்கு இடையில் சுழற்சி ஓட்டம் பிரிப்பு குறிப்பிடப்பட்டது.இருப்பினும், இந்த நிலை மூலைகளிலிருந்தும் முதல் பிளேட்டின் உட்புறத்திலிருந்தும் குறைந்த வேக ஓட்டத்தால் கடுமையாக பாதிக்கப்படுகிறது.அதே இடத்திற்கான SST k–ω இலிருந்து, IDDES உடன் ஒப்பிடும்போது விளிம்பு கோடுகள் ஒப்பீட்டளவில் அதிக வேகத்தைக் காட்டுகின்றன, ஏனெனில் மற்ற பகுதிகளில் இருந்து சங்கமிக்கும் ஓட்டம் இல்லை.
ஓட்டம் நடத்தை மற்றும் கட்டமைப்பைப் பற்றிய சரியான புரிதலுக்கு திசைவேக திசையன் புலங்கள் மற்றும் ஸ்ட்ரீம்லைன்கள் பற்றிய தரமான புரிதல் தேவை.ஒவ்வொரு பிளேடும் 5 செ.மீ அகலம் கொண்டதால், பிரதிநிதி வேக விவரக்குறிப்பை வழங்க அகலம் முழுவதும் ஏழு வேகப் புள்ளிகள் தேர்ந்தெடுக்கப்பட்டன.கூடுதலாக, ஒவ்வொரு பிளேடு மேற்பரப்பிலும் 10 செமீ உயரம் வரை 2.5 சென்டிமீட்டர் செங்குத்தாக தொடர்ச்சியான தூரத்தில் திசைவேக சுயவிவரத்தை நேரடியாகத் திட்டமிடுவதன் மூலம் பிளேடு மேற்பரப்பிற்கு மேலே உள்ள உயரத்தின் செயல்பாடாக வேகத்தின் அளவைப் பற்றிய அளவு புரிதல் தேவைப்படுகிறது.மேலும் தகவலுக்கு படத்தில் S1, S2 மற்றும் S3 ஐப் பார்க்கவும்.பின் இணைப்பு A. படம் 8, IDDES மற்றும் SST k-ω ஐப் பயன்படுத்தி PIV சோதனைகள் மற்றும் ANSYS-Fluent analysis ஆகியவற்றைப் பயன்படுத்தி பெறப்பட்ட ஒவ்வொரு பிளேட்டின் (Y = 0.0) மேற்பரப்பு வேக விநியோகத்தின் ஒற்றுமையைக் காட்டுகிறது.இரண்டு எண் மாதிரிகளும் ஃப்ளோகுலேட்டர் பிளேடுகளின் மேற்பரப்பில் ஓட்ட அமைப்பை துல்லியமாக உருவகப்படுத்துவதை சாத்தியமாக்குகின்றன.
பிளேடு மேற்பரப்பில் PIV, IDDES மற்றும் SST k–ω ஆகியவற்றை வேகம் விநியோகம் செய்கிறது.x-அச்சு ஒவ்வொரு தாளின் அகலத்தையும் மில்லிமீட்டரில் குறிக்கிறது, தோற்றம் (0 மிமீ) தாளின் இடது சுற்றளவைக் குறிக்கிறது மற்றும் இறுதியில் (50 மிமீ) தாளின் வலது சுற்றளவைக் குறிக்கிறது.
2 மற்றும் 3 கத்திகளின் வேக விநியோகம் படம் 8 மற்றும் Fig.8 இல் காட்டப்பட்டுள்ளது என்பது தெளிவாகக் காணப்படுகிறது.பிற்சேர்க்கை A இல் S2 மற்றும் S3 உயரத்துடன் ஒத்த போக்குகளைக் காட்டுகின்றன, அதே நேரத்தில் பிளேடு 1 சுயாதீனமாக மாறுகிறது.2 மற்றும் 3 பிளேடுகளின் திசைவேக விவரங்கள் சரியாக நேராகி, பிளேட்டின் முடிவில் இருந்து 10 செமீ உயரத்தில் அதே வீச்சுடன் இருக்கும்.இதன் பொருள் இந்த கட்டத்தில் ஓட்டம் சீரானது.IDDES ஆல் நன்கு இனப்பெருக்கம் செய்யப்பட்ட PIV முடிவுகளிலிருந்து இது தெளிவாகக் காணப்படுகிறது.இதற்கிடையில், SST k–ω முடிவுகள் சில வேறுபாடுகளைக் காட்டுகின்றன, குறிப்பாக 4 rpm இல்.
பிளேடு 1 அனைத்து நிலைகளிலும் வேக சுயவிவரத்தின் அதே வடிவத்தைத் தக்க வைத்துக் கொள்கிறது மற்றும் உயரத்தில் இயல்பாக்கப்படவில்லை என்பதைக் கவனத்தில் கொள்ள வேண்டியது அவசியம், ஏனெனில் கலவையின் மையத்தில் உருவாகும் சுழல் அனைத்து கைகளின் முதல் பிளேட்டைக் கொண்டுள்ளது.மேலும், IDDES உடன் ஒப்பிடும்போது, PIV பிளேடு வேக விவரக்குறிப்புகள் 2 மற்றும் 3 ஆகியவை பிளேடு மேற்பரப்பில் இருந்து 10 செமீ உயரத்தில் கிட்டத்தட்ட சமமாக இருக்கும் வரை பெரும்பாலான இடங்களில் சற்று அதிக வேக மதிப்புகளைக் காட்டியது.
இடுகை நேரம்: டிசம்பர்-27-2022