The effect of the high particle mass loading on the collection efficiency and particle-cut characteristics of the impactor and the particle motion in turbulent impinging round jet are numerically studied.
In the high particle mass loading study, the flow is assumed to be laminar, dilute and two-way coupled. The vorticity-stream function approach is used to solve the gas phase flow field. Particle momentum equation is described by the Lagrangian approach. PSI-cell(Particle-Source-In cell) model for the computational scheme is used to account the interacting force term between the gas and particles. Results say that the effect of the particle interactions with the gas on the collection efficiency is enlarged as the amount of the particle mass loading increases. And this phenomena gets outstanding when the value of Reynolds number or the overall particle sizes increases. the effect of the high particle mass loading on the collection efficiency is found to be considerable even in slow flows when particles are large.
In the study of the particle motions in turbulent impinging round jet flow, it is assumed that the gas-particle flow is one way coupled. The gas flow field is solved using a standard K-ε model and the wall function model for the boundary conditions. Lagrangian approach is used for the particle momentum equation, since the gas flow field has the high acceleration region near the impinging region. LSD model is applied to account the gas flow fluctuation effect on the particle motion. The results say that the effect of the turbulence characteristics on the particle motion is not negligible but it is less significant than that of the mean flow and geometry conditions.
입자질량 고부하(high particle mass loading)가 임팩터의 채집효율과 입자 분리특성에 미치는 영향과 난류충돌 원형분류유동에서의 입자운동을 수치적으로 연구하였다.
입자질량 고부하의 연구에서는 유동이 층류이고 희박유동(dilute flow) 이며 쌍방연계유동(two-way coupled flow)이라고 가정하였다. 와동-유선함수 접근방식(vorticity-stream function approach)이 기체유동장을 풀기 위하여 사용되었다. 입자운동방정식은 라그란지안 방식으로 기술되었고 이방정식에서 기체와 입자간의 상호작용력을 계산하기 위하여 PSI-cell (Particle-Source-In cell) 모델이 도입되었다. 계산결과 입자의 적재량이 증가할 수록 이 상호작용력이 채집효율에 미치는 영향은 증대되는 것을 알 수 있었다. 그리고 이러한 현상은 레이놀즈 수가 증가하거나 전반적인 입자의 크기가 커지면 더욱 뚜렷해진다는 것을 알 수 있었다. 이러한 입자질량 고부하의 영향은 유동의 속도가 느리더라도 입자의 크기가 커지면 그대로 존재한다.
난류충돌 원형분류유동에서 입자의 운동에 관한 연구에서는 기체-입자유동이 일방연계유동(one way coupled flow)이라고 가정하였다. 기체유동장은 표준 k-ε 모델을 사용하여 풀었고 경계조건으로는 벽함수(wall function model) 모델이 사용되었다. 기체유동장이 충돌점 근처에서 큰 가속도를 가지기 때문에 입자운동방정식은 라그란지안 방식으로 기술되었다. 기체유동의 난류교란이 입자운동에 미치는 영향을 계산하기 위하여 LSD 모델이 사용되었다. 결과에 의하면 기체유동의 난류특성이 입자운동에 미치는 영향은 작지는 않으나 기체유동의 평균유동 및 기하적 조건에 의한 영향에 비하면 크지 않다는 것을 알 수 있었다.
