Multiphase CFD simulation of a packed bed scrubber using periodic boundary conditions
Author
Krogh, Andreas
Term
4. term
Education
Publication year
2020
Submitted on
2020-05-29
Pages
72
Abstract
Dette studie bruger computersimuleringer til at undersøge, hvordan vand og gas bevæger sig på og omkring fyldlegemer (interne strukturer) i en røggasvasker, som renser forurenede gasser ved at bringe dem i kontakt med væske. Vi anvender Volume of Fluid (VOF)-metoden, der sporer grænsefladen mellem vand og gas, og benytter periodiske randbetingelser til at repræsentere en gentagende sektion af fyldlegemerne. To VOF-skemaer sammenlignes: MULES og isoAdvector. Modellen valideres ved at bestemme specifikt tryktab og vanddråbers terminalhastighed i det periodiske setup samt ved at sammenligne dråbers bevægelse på faste overflader med empiriske data. Resultaterne viser en tydelig afvejning: MULES kræver et fint beregningsnet for at gengive grænsefladen korrekt omkring fyldlegemerne, mens isoAdvector kan give en skarp grænseflade på et grovere net, men vandvolumen i systemet bliver ikke bevaret over tid. Disse resultater kan hjælpe med at vælge skema og netopløsning ved simulering af strømning i vaskere.
This study uses computer simulations to examine how water and gas move on and around packing elements (internal structures) in an exhaust gas scrubber, a device that cleans polluted gases by contacting them with liquid. We apply the Volume of Fluid (VOF) method, which tracks the gas–liquid interface, and use periodic boundary conditions to represent a repeating section of the packing. Two VOF interface-capturing schemes are compared: MULES and isoAdvector. The model is validated by determining the specific pressure loss and the terminal velocity of water droplets within the periodic setup, and by comparing droplet motion on solid surfaces with empirical data. The results show a clear trade-off: MULES requires a fine computational mesh to resolve the interface around the packing elements, whereas isoAdvector produces a sharp interface on a coarser mesh but does not conserve the water volume over time. These findings can inform the choice of scheme and mesh resolution when simulating flows in scrubbers.
[This abstract was generated with the help of AI]
Keywords
Documents