Nature.com സന്ദർശിച്ചതിന് നന്ദി.പരിമിതമായ CSS പിന്തുണയുള്ള ഒരു ബ്രൗസർ പതിപ്പാണ് നിങ്ങൾ ഉപയോഗിക്കുന്നത്.മികച്ച അനുഭവത്തിനായി, നിങ്ങൾ ഒരു അപ്‌ഡേറ്റ് ചെയ്ത ബ്രൗസർ ഉപയോഗിക്കാൻ ഞങ്ങൾ ശുപാർശ ചെയ്യുന്നു (അല്ലെങ്കിൽ Internet Explorer-ൽ അനുയോജ്യത മോഡ് പ്രവർത്തനരഹിതമാക്കുക).കൂടാതെ, നിലവിലുള്ള പിന്തുണ ഉറപ്പാക്കാൻ, ഞങ്ങൾ ശൈലികളും JavaScript ഇല്ലാതെ സൈറ്റ് കാണിക്കുന്നു.
ഒരേസമയം മൂന്ന് സ്ലൈഡുകളുടെ ഒരു കറൗസൽ പ്രദർശിപ്പിക്കുന്നു.ഒരേ സമയം മൂന്ന് സ്ലൈഡുകളിലൂടെ നീങ്ങാൻ മുമ്പത്തേതും അടുത്തതും ബട്ടണുകൾ ഉപയോഗിക്കുക, അല്ലെങ്കിൽ ഒരു സമയം മൂന്ന് സ്ലൈഡുകളിലൂടെ നീങ്ങാൻ അവസാനത്തെ സ്ലൈഡർ ബട്ടണുകൾ ഉപയോഗിക്കുക.
ഈ പഠനത്തിൽ, ഒരു ലബോറട്ടറി സ്കെയിൽ പാഡിൽ ഫ്ലോക്കുലേറ്ററിലെ പ്രക്ഷുബ്ധമായ പ്രവാഹ പ്രവേഗ ഫീൽഡിന്റെ പരീക്ഷണാത്മകവും സംഖ്യാപരവുമായ അന്വേഷണത്തിലൂടെ ഫ്ലോക്കുലേഷന്റെ ഹൈഡ്രോഡൈനാമിക്സ് വിലയിരുത്തപ്പെടുന്നു.കണികാ അഗ്രഗേഷൻ അല്ലെങ്കിൽ ഫ്ലോക്ക് ബ്രേക്ക്അപ്പ് പ്രോത്സാഹിപ്പിക്കുന്ന പ്രക്ഷുബ്ധമായ ഒഴുക്ക് സങ്കീർണ്ണമാണ്, ഈ പേപ്പറിൽ SST k-ω, IDDES എന്നിങ്ങനെ രണ്ട് ടർബുലൻസ് മോഡലുകൾ ഉപയോഗിച്ച് പരിഗണിക്കുകയും താരതമ്യം ചെയ്യുകയും ചെയ്യുന്നു.ഒരു പാഡിൽ ഫ്ലോക്കുലേറ്ററിനുള്ളിലെ ഒഴുക്ക് കൃത്യമായി അനുകരിക്കാൻ പര്യാപ്തമായ SST k-ω-നേക്കാൾ വളരെ ചെറിയ പുരോഗതിയാണ് IDDES നൽകുന്നതെന്ന് ഫലങ്ങൾ കാണിക്കുന്നു.PIV, CFD ഫലങ്ങളുടെ സംയോജനം അന്വേഷിക്കുന്നതിനും CFD ടർബുലൻസ് മോഡലിന്റെ ഫലങ്ങൾ താരതമ്യം ചെയ്യുന്നതിനും ഫിറ്റ് സ്കോർ ഉപയോഗിക്കുന്നു.സാധാരണ സാധാരണ മൂല്യമായ 0.25 നെ അപേക്ഷിച്ച് 3, 4 rpm കുറഞ്ഞ വേഗതയിൽ 0.18 ആയ സ്ലിപ്പ് ഫാക്ടർ k അളക്കുന്നതിലും പഠനം ശ്രദ്ധ കേന്ദ്രീകരിക്കുന്നു.കെ 0.25 ൽ നിന്ന് 0.18 ആയി കുറയുന്നത് ദ്രാവകത്തിലേക്ക് വിതരണം ചെയ്യുന്ന പവർ ഏകദേശം 27-30% വർദ്ധിപ്പിക്കുകയും വേഗത ഗ്രേഡിയന്റ് (G) ഏകദേശം 14% വർദ്ധിപ്പിക്കുകയും ചെയ്യുന്നു.ഇതിനർത്ഥം പ്രതീക്ഷിച്ചതിലും കൂടുതൽ തീവ്രമായ മിശ്രിതം കൈവരിക്കുന്നു, അതിനാൽ കുറഞ്ഞ ഊർജ്ജം ഉപഭോഗം ചെയ്യപ്പെടുന്നു, അതിനാൽ കുടിവെള്ള ശുദ്ധീകരണ പ്ലാന്റിന്റെ ഫ്ലോക്കുലേഷൻ യൂണിറ്റിലെ ഊർജ്ജ ഉപഭോഗം കുറവായിരിക്കും.
ജലശുദ്ധീകരണത്തിൽ, കോഗ്യുലന്റുകൾ ചേർക്കുന്നത് ചെറിയ കൊളോയ്ഡൽ കണികകളെയും മാലിന്യങ്ങളെയും അസ്ഥിരമാക്കുന്നു, അവ സംയോജിപ്പിച്ച് ഫ്ലോക്കുലേഷൻ ഘട്ടത്തിൽ ഫ്ലോക്കുലേഷൻ രൂപപ്പെടുന്നു.അടരുകൾ പിണ്ഡത്തിന്റെ അയഞ്ഞ ബന്ധിത ഫ്രാക്റ്റൽ അഗ്രഗേറ്റുകളാണ്, അവ സ്ഥിരതയോടെ നീക്കം ചെയ്യപ്പെടുന്നു.കണികാ ഗുണങ്ങളും ലിക്വിഡ് മിക്സിംഗ് അവസ്ഥകളും ഫ്ലോക്കുലേഷന്റെയും ചികിത്സാ പ്രക്രിയയുടെയും കാര്യക്ഷമത നിർണ്ണയിക്കുന്നു.ഫ്ലോക്കുലേഷന് താരതമ്യേന കുറഞ്ഞ സമയത്തേക്ക് സാവധാനത്തിലുള്ള പ്രക്ഷോഭവും വലിയ അളവിലുള്ള ജലത്തെ ഇളക്കിവിടാൻ ധാരാളം ഊർജ്ജവും ആവശ്യമാണ്1.
ഫ്ലോക്കുലേഷൻ സമയത്ത്, മുഴുവൻ സിസ്റ്റത്തിന്റെയും ഹൈഡ്രോഡൈനാമിക്സും ശീതീകരണ-കണിക പ്രതിപ്രവർത്തനത്തിന്റെ രസതന്ത്രവും ഒരു നിശ്ചല കണിക വലുപ്പം വിതരണം ചെയ്യുന്നതിന്റെ നിരക്ക് നിർണ്ണയിക്കുന്നു2.കണങ്ങൾ കൂട്ടിമുട്ടുമ്പോൾ അവ പരസ്പരം പറ്റിനിൽക്കുന്നു3.കൂട്ടിയിടികൾ ബ്രൗണിയൻ ഡിഫ്യൂഷൻ, ഫ്ളൂയിഡ് ഷിയർ, ഡിഫറൻഷ്യൽ സെറ്റിൽലിംഗ് എന്നിവയുടെ ഫ്ലോക്കുലേഷൻ ട്രാൻസ്പോർട്ട് മെക്കാനിസങ്ങളെ ആശ്രയിച്ചിരിക്കുന്നുവെന്ന് Oyegbile, Ay4 റിപ്പോർട്ട് ചെയ്തു.അടരുകൾ കൂട്ടിയിടിക്കുമ്പോൾ, അവ വളരുകയും ഒരു നിശ്ചിത വലുപ്പ പരിധിയിലെത്തുകയും ചെയ്യുന്നു, ഇത് തകരാൻ ഇടയാക്കും, കാരണം അടരുകൾക്ക് ഹൈഡ്രോഡൈനാമിക് ശക്തികളുടെ ശക്തിയെ ചെറുക്കാൻ കഴിയില്ല.ഈ തകർന്ന അടരുകളിൽ ചിലത് ചെറിയതോ അതേ വലിപ്പമോ ആയി വീണ്ടും സംയോജിക്കുന്നു6.എന്നിരുന്നാലും, ശക്തമായ അടരുകൾക്ക് ഈ ശക്തിയെ ചെറുക്കാനും അവയുടെ വലുപ്പം നിലനിർത്താനും വളരാനും കഴിയും7.യുക്‌സെലനും ഗ്രിഗറി 8 ഉം അടരുകളുടെ നാശവും പുനരുജ്ജീവിപ്പിക്കാനുള്ള കഴിവുമായി ബന്ധപ്പെട്ട പഠനങ്ങളെക്കുറിച്ച് റിപ്പോർട്ട് ചെയ്തു, ഇത് മാറ്റാനാകാത്തത് പരിമിതമാണെന്ന് കാണിക്കുന്നു.ബ്രിഡ്ജ്മാൻ, ജെഫേഴ്സൺ 9 പ്രാദേശിക പ്രവേഗ ഗ്രേഡിയന്റുകളിലൂടെ ഫ്ലോക്ക് രൂപീകരണത്തിലും വിഘടനത്തിലും ശരാശരി ഒഴുക്കിന്റെയും പ്രക്ഷുബ്ധതയുടെയും പ്രാദേശിക സ്വാധീനം കണക്കാക്കാൻ CFD ഉപയോഗിച്ചു.റോട്ടർ ബ്ലേഡുകൾ കൊണ്ട് സജ്ജീകരിച്ചിരിക്കുന്ന ടാങ്കുകളിൽ, ശീതീകരണ ഘട്ടത്തിൽ വേണ്ടത്ര അസ്ഥിരമാകുമ്പോൾ അഗ്രഗേറ്റുകൾ മറ്റ് കണങ്ങളുമായി കൂട്ടിയിടിക്കുന്ന വേഗതയിൽ വ്യത്യാസം വരുത്തേണ്ടത് ആവശ്യമാണ്.CFD ഉപയോഗിച്ചും ഏകദേശം 15 rpm ന്റെ കുറഞ്ഞ ഭ്രമണ വേഗതയും ഉപയോഗിച്ചുകൊണ്ട്, വടസറുക്കൈയ്ക്കും Gagnon11 നും കോണാകൃതിയിലുള്ള ബ്ലേഡുകൾ ഉപയോഗിച്ച് ഫ്ലോക്കുലേഷനായി G മൂല്യങ്ങൾ കൈവരിക്കാൻ കഴിഞ്ഞു, അതുവഴി പ്രക്ഷോഭത്തിനുള്ള വൈദ്യുതി ഉപഭോഗം കുറയ്ക്കുന്നു.എന്നിരുന്നാലും, ഉയർന്ന ജി മൂല്യങ്ങളിൽ പ്രവർത്തനം ഫ്ലോക്കുലേഷനിലേക്ക് നയിച്ചേക്കാം.ഒരു പൈലറ്റ് പാഡിൽ ഫ്ലോക്കുലേറ്ററിന്റെ ശരാശരി പ്രവേഗ ഗ്രേഡിയന്റ് നിർണയിക്കുന്നതിൽ മിക്സിംഗ് വേഗതയുടെ സ്വാധീനം അവർ അന്വേഷിച്ചു.അവർ 5 ആർപിഎമ്മിൽ കൂടുതൽ വേഗതയിൽ കറങ്ങുന്നു.
Korpijärvi, Ahlstedt12 ഒരു ടാങ്ക് ടെസ്റ്റ് ബെഞ്ചിലെ ഫ്ലോ ഫീൽഡ് പഠിക്കാൻ നാല് വ്യത്യസ്ത ടർബുലൻസ് മോഡലുകൾ ഉപയോഗിച്ചു.അവർ ലേസർ ഡോപ്ലർ അനെമോമീറ്ററും പിഐവിയും ഉപയോഗിച്ച് ഫ്ലോ ഫീൽഡ് അളക്കുകയും കണക്കാക്കിയ ഫലങ്ങൾ അളന്ന ഫലങ്ങളുമായി താരതമ്യം ചെയ്യുകയും ചെയ്തു.de Oliveira, Donadel13 എന്നിവർ CFD ഉപയോഗിച്ച് ഹൈഡ്രോഡൈനാമിക് പ്രോപ്പർട്ടികളിൽ നിന്ന് വേഗത ഗ്രേഡിയന്റുകൾ കണക്കാക്കുന്നതിനുള്ള ഒരു ബദൽ രീതി നിർദ്ദേശിച്ചിട്ടുണ്ട്.ഹെലിക്കൽ ജ്യാമിതിയെ അടിസ്ഥാനമാക്കി ആറ് ഫ്ലോക്കുലേഷൻ യൂണിറ്റുകളിൽ നിർദ്ദിഷ്ട രീതി പരീക്ഷിച്ചു.ഫ്ലോക്കുലന്റുകളിൽ നിലനിർത്തൽ സമയത്തിന്റെ സ്വാധീനം വിലയിരുത്തി, കുറഞ്ഞ നിലനിർത്തൽ സമയങ്ങളുള്ള യുക്തിസഹമായ സെൽ രൂപകൽപ്പനയെ പിന്തുണയ്ക്കുന്നതിനുള്ള ഒരു ഉപകരണമായി ഉപയോഗിക്കാവുന്ന ഒരു ഫ്ലോക്കുലേഷൻ മോഡൽ നിർദ്ദേശിച്ചു.Zhan, You15 ഫുൾ സ്കെയിൽ ഫ്ലോക്കുലേഷനിൽ ഫ്ലോ സ്വഭാവവും ഫ്ലോക് സ്വഭാവവും അനുകരിക്കാൻ CFD, പോപ്പുലേഷൻ ബാലൻസ് മോഡൽ എന്നിവയുടെ സംയോജിത നിർദ്ദേശം നൽകി.Llano-Serna, Coral-Portillo16, കൊളംബിയയിലെ വിറ്റെർബോയിലെ ഒരു ജലശുദ്ധീകരണ പ്ലാന്റിലെ ഒരു കോക്സ്-ടൈപ്പ് ഹൈഡ്രോഫ്ളോക്കുലേറ്ററിന്റെ ഒഴുക്ക് സവിശേഷതകൾ അന്വേഷിച്ചു.CFD ന് ഗുണങ്ങളുണ്ടെങ്കിലും, കണക്കുകൂട്ടലുകളിൽ സംഖ്യാ പിശകുകൾ പോലുള്ള പരിമിതികളും ഉണ്ട്.അതിനാൽ, നിർണായകമായ നിഗമനങ്ങളിൽ എത്തിച്ചേരുന്നതിന് ലഭിച്ച ഏതെങ്കിലും സംഖ്യാ ഫലങ്ങൾ ശ്രദ്ധാപൂർവ്വം പരിശോധിക്കുകയും വിശകലനം ചെയ്യുകയും വേണം.തിരശ്ചീന ബഫിൽ ഫ്ലോക്കുലേറ്ററുകളുടെ രൂപകൽപ്പനയെക്കുറിച്ച് സാഹിത്യത്തിൽ കുറച്ച് പഠനങ്ങളുണ്ട്, അതേസമയം ഹൈഡ്രോഡൈനാമിക് ഫ്ലോക്കുലേറ്ററുകളുടെ രൂപകൽപ്പനയ്ക്കുള്ള ശുപാർശകൾ പരിമിതമാണ്18.ചെൻ, Liao19 വ്യക്തിഗത കണങ്ങളിൽ നിന്ന് ചിതറിക്കിടക്കുന്ന പ്രകാശത്തിന്റെ ധ്രുവീകരണത്തിന്റെ അവസ്ഥ അളക്കാൻ ധ്രുവീകരിക്കപ്പെട്ട പ്രകാശത്തിന്റെ വിസരണം അടിസ്ഥാനമാക്കിയുള്ള ഒരു പരീക്ഷണാത്മക സജ്ജീകരണം ഉപയോഗിച്ചു.Feng, Zhang20, ഒരു കട്ടപിടിച്ച പ്ലേറ്റ് ഫ്ലോക്കുലേറ്ററിന്റെയും ഒരു ഇന്റർ-കോറഗേറ്റഡ് ഫ്ലോക്കുലേറ്ററിന്റെയും ഫ്ലോ ഫീൽഡിൽ ചുഴലിക്കാറ്റുകളുടെയും ചുഴലിക്കാറ്റിന്റെയും വിതരണത്തെ അനുകരിക്കാൻ Ansys-Fluent ഉപയോഗിച്ചു.Ansys-Fluent ഉപയോഗിച്ച് ഒരു ഫ്ലോക്കുലേറ്ററിൽ പ്രക്ഷുബ്ധമായ ദ്രാവക പ്രവാഹം അനുകരിച്ച ശേഷം, Gavi21 ഫ്ലോക്കുലേറ്റർ രൂപകൽപ്പന ചെയ്യാൻ ഫലങ്ങൾ ഉപയോഗിച്ചു.സ്‌പൈറൽ ട്യൂബ് ഫ്ലോക്കുലേറ്ററുകളുടെ ഫ്ളൂയിഡ് ഡൈനാമിക്‌സും ഫ്ലോക്കുലേഷൻ പ്രക്രിയയും തമ്മിലുള്ള ബന്ധം ഒരു യുക്തിസഹമായ രൂപകൽപ്പനയെ പിന്തുണയ്‌ക്കുന്നതിന് ഇപ്പോഴും മോശമായി മനസ്സിലാക്കിയിട്ടില്ലെന്ന് Vaneli, Teixeira22 എന്നിവർ റിപ്പോർട്ട് ചെയ്തു.de Oliveira, Costa Teixeira23 എന്നിവർ കാര്യക്ഷമത പഠിക്കുകയും ഫിസിക്‌സ് പരീക്ഷണങ്ങളിലൂടെയും CFD അനുകരണങ്ങളിലൂടെയും സർപ്പിള ട്യൂബ് ഫ്ലോക്കുലേറ്ററിന്റെ ഹൈഡ്രോഡൈനാമിക് ഗുണങ്ങൾ തെളിയിക്കുകയും ചെയ്തു.പല ഗവേഷകരും കോയിൽഡ് ട്യൂബ് റിയാക്ടറുകൾ അല്ലെങ്കിൽ കോയിൽഡ് ട്യൂബ് ഫ്ലോക്കുലേറ്ററുകൾ പഠിച്ചിട്ടുണ്ട്.എന്നിരുന്നാലും, വിവിധ രൂപകല്പനകളോടും പ്രവർത്തന സാഹചര്യങ്ങളോടും ഈ റിയാക്ടറുകളുടെ പ്രതികരണത്തെക്കുറിച്ചുള്ള വിശദമായ ഹൈഡ്രോഡൈനാമിക് വിവരങ്ങൾ ഇപ്പോഴും ലഭ്യമല്ല (Sartori, Oliveira24; Oliveira, Teixeira25).Oliveira ഉം Teixeira26 ഉം ഒരു സർപ്പിള ഫ്ലോക്കുലേറ്ററിന്റെ സൈദ്ധാന്തിക, പരീക്ഷണാത്മക, CFD സിമുലേഷനുകളിൽ നിന്നുള്ള യഥാർത്ഥ ഫലങ്ങൾ അവതരിപ്പിക്കുന്നു.Oliveira ഉം Teixeira27 ഉം ഒരു പരമ്പരാഗത decanter സിസ്റ്റവുമായി ചേർന്ന് ഒരു coagulation-flocculation റിയാക്ടറായി ഒരു സർപ്പിള കോയിൽ ഉപയോഗിക്കാൻ നിർദ്ദേശിച്ചു.പ്രക്ഷുബ്ധത നീക്കം ചെയ്യുന്നതിനുള്ള കാര്യക്ഷമതയ്ക്കായി ലഭിച്ച ഫലങ്ങൾ ഫ്ലോക്കുലേഷൻ വിലയിരുത്തുന്നതിന് സാധാരണയായി ഉപയോഗിക്കുന്ന മോഡലുകളിൽ നിന്ന് വളരെ വ്യത്യസ്തമാണെന്ന് അവർ റിപ്പോർട്ട് ചെയ്യുന്നു, അത്തരം മോഡലുകൾ ഉപയോഗിക്കുമ്പോൾ ജാഗ്രത നിർദ്ദേശിക്കുന്നു.മൊറൂസിയും ഡി ഒലിവെയ്‌റയും [28] വിവിധ പ്രവർത്തന സാഹചര്യങ്ങളിൽ തുടർച്ചയായ ഫ്ലോക്കുലേഷൻ ചേമ്പറുകളുടെ ഒരു സിസ്റ്റത്തിന്റെ സ്വഭാവം മാതൃകയാക്കി, ഉപയോഗിച്ച അറകളുടെ എണ്ണത്തിലെ വ്യത്യാസങ്ങളും നിശ്ചിത അല്ലെങ്കിൽ സ്കെയിൽ ചെയ്ത സെൽ വേഗത ഗ്രേഡിയന്റുകളുടെ ഉപയോഗവും ഉൾപ്പെടെ.റോംഫോഫാക്ക്, ലെ മെൻ29 അർദ്ധ-ദ്വിമാന ജെറ്റ് ക്ലീനറുകളിലെ തൽക്ഷണ വേഗതയുടെ PIV അളവുകൾ.ഫ്ലോക്കുലേഷൻ സോണിൽ ശക്തമായ ജെറ്റ്-ഇൻഡ്യൂസ്ഡ് രക്തചംക്രമണം അവർ കണ്ടെത്തി, പ്രാദേശികവും തൽക്ഷണ ഷിയർ നിരക്കും കണക്കാക്കി.
ഡിസൈനുകൾ മെച്ചപ്പെടുത്തുന്നതിനും വെർച്വൽ ഫ്ലോ സവിശേഷതകൾ നേടുന്നതിനും CFD രസകരമായ ഒരു ബദൽ വാഗ്ദാനം ചെയ്യുന്നുവെന്ന് ഷാ, ജോഷി30 റിപ്പോർട്ട് ചെയ്യുന്നു.വിപുലമായ പരീക്ഷണ സജ്ജീകരണങ്ങൾ ഒഴിവാക്കാൻ ഇത് സഹായിക്കുന്നു.ജലവും മലിനജല ശുദ്ധീകരണ പ്ലാന്റുകളും വിശകലനം ചെയ്യാൻ CFD കൂടുതലായി ഉപയോഗിക്കുന്നു (Melo, Freire31; Alalm, Nasr32; Bridgeman, Jefferson9; Samaras, Zouboulis33; Wang, Wu34; Zhang, Tejada-Martínez35).പല അന്വേഷകർ ക്യാൻ ടെസ്റ്റ് ഉപകരണങ്ങളിലും (ബ്രിഡ്ജ്മാൻ, ജെഫേഴ്സൺ36; ബ്രിഡ്ജ്മാൻ, ജെഫേഴ്സൺ5; ജാർവിസ്, ജെഫേഴ്സൺ6; വാങ്, വു34) സുഷിരങ്ങളുള്ള ഡിസ്ക് ഫ്ലോക്കുലേറ്ററുകളിലും പരീക്ഷണങ്ങൾ നടത്തി.മറ്റുള്ളവർ ഹൈഡ്രോഫ്ളോക്കുലേറ്ററുകൾ വിലയിരുത്താൻ CFD ഉപയോഗിച്ചു (ബ്രിഡ്ജ്മാൻ, ജെഫേഴ്സൺ5; വടസറുക്കൈ, ഗാഗ്നോൺ37).മെക്കാനിക്കൽ ഫ്ലോക്കുലേറ്ററുകൾക്ക് പതിവായി അറ്റകുറ്റപ്പണികൾ ആവശ്യമാണെന്ന് Ghawi21 റിപ്പോർട്ട് ചെയ്തു, കാരണം അവ പലപ്പോഴും തകരുകയും ധാരാളം വൈദ്യുതി ആവശ്യമാണ്.
ഒരു പാഡിൽ ഫ്ലോക്കുലേറ്ററിന്റെ പ്രകടനം റിസർവോയറിന്റെ ഹൈഡ്രോഡൈനാമിക്സിനെ വളരെയധികം ആശ്രയിച്ചിരിക്കുന്നു.അത്തരം ഫ്ലോക്കുലേറ്ററുകളിലെ ഫ്ലോ വെലോസിറ്റി ഫീൽഡുകളെക്കുറിച്ചുള്ള അളവ് ധാരണയുടെ അഭാവം സാഹിത്യത്തിൽ വ്യക്തമായി രേഖപ്പെടുത്തിയിട്ടുണ്ട് (ഹൗ, ഹാൻഡ് 38; ഹെൻഡ്രിക്സ് 39).മുഴുവൻ ജല പിണ്ഡവും ഫ്ലോക്കുലേറ്റർ ഇംപെല്ലറിന്റെ ചലനത്തിന് വിധേയമാണ്, അതിനാൽ സ്ലിപ്പേജ് പ്രതീക്ഷിക്കുന്നു.സാധാരണഗതിയിൽ, ദ്രാവക പ്രവേഗം സ്ലിപ്പ് ഫാക്ടർ k യുടെ ബ്ലേഡ് പ്രവേഗത്തേക്കാൾ കുറവാണ്, ഇത് ജലശരീരത്തിന്റെ വേഗതയും പാഡിൽ വീലിന്റെ വേഗതയും തമ്മിലുള്ള അനുപാതമായി നിർവചിക്കപ്പെടുന്നു.ഒരു ഫ്ലോക്കുലേറ്റർ രൂപകൽപ്പന ചെയ്യുമ്പോൾ പരിഗണിക്കപ്പെടാത്ത മൂന്ന് ഘടകങ്ങളുണ്ടെന്ന് Bole40 റിപ്പോർട്ട് ചെയ്തു, അതായത് വേഗത ഗ്രേഡിയന്റ്, ഡ്രാഗ് കോഫിഫിഷ്യന്റ്, ബ്ലേഡുമായി താരതമ്യപ്പെടുത്തുമ്പോൾ ജലത്തിന്റെ ആപേക്ഷിക വേഗത.
ഉയർന്ന വേഗതയുള്ള മെഷീനുകൾ പരിഗണിക്കുമ്പോൾ, വേഗത റോട്ടർ വേഗതയുടെ ഏകദേശം 24% ആണെന്നും കുറഞ്ഞ വേഗതയുള്ള മെഷീനുകൾക്ക് 32% വരെ ഉയർന്നതാണെന്നും Camp41 റിപ്പോർട്ട് ചെയ്യുന്നു.സെപ്റ്റയുടെ അഭാവത്തിൽ, ഡ്രോസ്റ്റും Ger42 ഉം 0.25 എന്ന ak മൂല്യം ഉപയോഗിച്ചു, അതേസമയം സെപ്റ്റയുടെ കാര്യത്തിൽ k 0 മുതൽ 0.15 വരെയാണ്.Howe, Hand38 സൂചിപ്പിക്കുന്നത് k 0.2 മുതൽ 0.3 വരെയാണ്.Hendrix39 ഒരു അനുഭവപരമായ ഫോർമുല ഉപയോഗിച്ച് സ്ലിപ്പ് ഫാക്‌ടറിനെ ഭ്രമണ വേഗതയുമായി ബന്ധപ്പെടുത്തി, സ്ലിപ്പ് ഫാക്‌ടറും Camp41 സ്ഥാപിച്ച പരിധിക്കുള്ളിലാണെന്ന് നിഗമനം ചെയ്തു.1.8 മുതൽ 5.4 ആർപിഎം വരെയുള്ള ഇം‌പെല്ലർ വേഗതയ്ക്ക് k ഏകദേശം 0.2 ആണെന്നും 0.9 മുതൽ 3 ആർപിഎം വരെയുള്ള ഇം‌പെല്ലർ വേഗതയിൽ 0.35 ആയി വർദ്ധിക്കുമെന്നും Bratby43 റിപ്പോർട്ട് ചെയ്തു.മറ്റ് ഗവേഷകർ 1.0 മുതൽ 1.8 വരെയുള്ള ഡ്രാഗ് കോഫിഫിഷ്യന്റ് (Cd) മൂല്യങ്ങളും സ്ലിപ്പ് കോഫിഫിഷ്യന്റ് k മൂല്യങ്ങൾ 0.25 മുതൽ 0.40 വരെയും റിപ്പോർട്ട് ചെയ്യുന്നു (Feir and Geyer44; Hyde and Ludwig45; Harris, Kaufman46; van Duren47; and Brat48; and Brat48by ).ക്യാമ്പ് 41-ന്റെ പ്രവർത്തനത്തിന് ശേഷം കെയെ നിർവചിക്കുന്നതിലും അളക്കുന്നതിലും സാഹിത്യം കാര്യമായ പുരോഗതി കാണിക്കുന്നില്ല.
കൂട്ടിയിടികൾ സുഗമമാക്കുന്നതിനുള്ള പ്രക്ഷുബ്ധതയെ അടിസ്ഥാനമാക്കിയുള്ളതാണ് ഫ്ലോക്കുലേഷൻ പ്രക്രിയ, അവിടെ പ്രക്ഷുബ്ധത/ഫ്ലോക്കുലേഷൻ അളക്കാൻ പ്രവേഗ ഗ്രേഡിയന്റ് (ജി) ഉപയോഗിക്കുന്നു.വെള്ളത്തിൽ രാസവസ്തുക്കൾ വേഗത്തിലും തുല്യമായും വിതറുന്ന പ്രക്രിയയാണ് മിശ്രണം.മിശ്രണത്തിന്റെ അളവ് അളക്കുന്നത് വേഗത ഗ്രേഡിയന്റാണ്:
ഇവിടെ G = വേഗത ഗ്രേഡിയന്റ് (സെക്കൻഡ്-1), P = പവർ ഇൻപുട്ട് (W), V = ജലത്തിന്റെ അളവ് (m3), μ = ഡൈനാമിക് വിസ്കോസിറ്റി (Pa s).
G മൂല്യം കൂടുന്തോറും കൂടുതൽ മിശ്രിതമാണ്.ഏകീകൃത ശീതീകരണം ഉറപ്പാക്കാൻ സമഗ്രമായ മിശ്രിതം അത്യാവശ്യമാണ്.മിക്സിംഗ് സമയവും (t) വേഗത ഗ്രേഡിയന്റും (G) ആണ് ഏറ്റവും പ്രധാനപ്പെട്ട ഡിസൈൻ പാരാമീറ്ററുകൾ എന്ന് സാഹിത്യം സൂചിപ്പിക്കുന്നു.കൂട്ടിയിടികൾ സുഗമമാക്കുന്നതിനുള്ള പ്രക്ഷുബ്ധതയെ അടിസ്ഥാനമാക്കിയുള്ളതാണ് ഫ്ലോക്കുലേഷൻ പ്രക്രിയ, അവിടെ പ്രക്ഷുബ്ധത/ഫ്ലോക്കുലേഷൻ അളക്കാൻ പ്രവേഗ ഗ്രേഡിയന്റ് (ജി) ഉപയോഗിക്കുന്നു.G-യുടെ സാധാരണ ഡിസൈൻ മൂല്യങ്ങൾ 20 മുതൽ 70 സെ–1, t 15 മുതൽ 30 മിനിറ്റ് വരെയാണ്, Gt (ഡൈമൻഷനില്ലാത്തത്) 104 മുതൽ 105 വരെയാണ്. ഫാസ്റ്റ് മിക്‌സ് ടാങ്കുകൾ 700 മുതൽ 1000 വരെ G മൂല്യങ്ങളിൽ മികച്ച രീതിയിൽ പ്രവർത്തിക്കുന്നു, സമയം നിലനിൽക്കും. ഏകദേശം 2 മിനിറ്റ്.
ഇവിടെ P എന്നത് ഓരോ ഫ്ലോക്കുലേറ്റർ ബ്ലേഡും ദ്രാവകത്തിന് നൽകുന്ന ശക്തിയാണ്, N എന്നത് ഭ്രമണ വേഗതയാണ്, b ആണ് ബ്ലേഡ് നീളം, ρ ജല സാന്ദ്രത, r എന്നത് ആരം, k എന്നത് സ്ലിപ്പ് കോഫിഫിഷ്യന്റ് ആണ്.ഈ സമവാക്യം ഓരോ ബ്ലേഡിലും വ്യക്തിഗതമായി പ്രയോഗിക്കുകയും ഫ്ലോക്കുലേറ്ററിന്റെ മൊത്തം പവർ ഇൻപുട്ട് നൽകുന്നതിന് ഫലങ്ങൾ സംഗ്രഹിക്കുകയും ചെയ്യുന്നു.ഈ സമവാക്യത്തിന്റെ സൂക്ഷ്മമായ പഠനം ഒരു പാഡിൽ ഫ്ലോക്കുലേറ്ററിന്റെ ഡിസൈൻ പ്രക്രിയയിൽ സ്ലിപ്പ് ഫാക്ടർ k യുടെ പ്രാധാന്യം കാണിക്കുന്നു.സാഹിത്യം k യുടെ കൃത്യമായ മൂല്യം പറയുന്നില്ല, പകരം മുമ്പ് പറഞ്ഞതുപോലെ ഒരു ശ്രേണി ശുപാർശ ചെയ്യുന്നു.എന്നിരുന്നാലും, പവർ പിയും സ്ലിപ്പ് കോഫിഫിഷ്യന്റ് കെയും തമ്മിലുള്ള ബന്ധം ക്യൂബിക് ആണ്.അതിനാൽ, എല്ലാ പാരാമീറ്ററുകളും ഒരുപോലെയാണെങ്കിൽ, ഉദാഹരണത്തിന്, k 0.25 ൽ നിന്ന് 0.3 ആയി മാറ്റുന്നത് ഒരു ബ്ലേഡിന് ദ്രാവകത്തിലേക്ക് പകരുന്ന പവർ ഏകദേശം 20% കുറയുന്നതിന് ഇടയാക്കും, കൂടാതെ k 0.25 ൽ നിന്ന് 0.18 ആയി കുറയ്ക്കുന്നത് അവളെ വർദ്ധിപ്പിക്കും.ഒരു വാനിന് ഏകദേശം 27-30% വരെ വൈദ്യുതി ദ്രാവകത്തിലേക്ക് പകരുന്നു.ആത്യന്തികമായി, സുസ്ഥിരമായ പാഡിൽ ഫ്ലോക്കുലേറ്റർ രൂപകൽപ്പനയിൽ k യുടെ പ്രഭാവം സാങ്കേതിക അളവുകളിലൂടെ അന്വേഷിക്കേണ്ടതുണ്ട്.
സ്ലിപ്പേജിന്റെ കൃത്യമായ അനുഭവപരമായ അളവെടുപ്പിന് ഫ്ലോ വിഷ്വലൈസേഷനും സിമുലേഷനും ആവശ്യമാണ്.അതിനാൽ, വ്യത്യസ്ത ബ്ലേഡ് സ്ഥാനങ്ങളുടെ പ്രഭാവം വിലയിരുത്തുന്നതിന്, ഷാഫ്റ്റിൽ നിന്ന് വ്യത്യസ്ത റേഡിയൽ ദൂരങ്ങളിലും ജലത്തിന്റെ ഉപരിതലത്തിൽ നിന്ന് വ്യത്യസ്ത ആഴങ്ങളിലും ഒരു നിശ്ചിത ഭ്രമണ വേഗതയിൽ വെള്ളത്തിൽ ബ്ലേഡിന്റെ സ്പർശന വേഗത വിവരിക്കേണ്ടത് പ്രധാനമാണ്.
ഈ പഠനത്തിൽ, ഒരു ലബോറട്ടറി സ്കെയിൽ പാഡിൽ ഫ്ലോക്കുലേറ്ററിലെ പ്രക്ഷുബ്ധമായ പ്രവാഹ പ്രവേഗ ഫീൽഡിന്റെ പരീക്ഷണാത്മകവും സംഖ്യാപരവുമായ അന്വേഷണത്തിലൂടെ ഫ്ലോക്കുലേഷന്റെ ഹൈഡ്രോഡൈനാമിക്സ് വിലയിരുത്തപ്പെടുന്നു.PIV അളവുകൾ ഫ്ലോക്കുലേറ്ററിൽ രേഖപ്പെടുത്തുന്നു, ഇലകൾക്ക് ചുറ്റുമുള്ള ജലകണങ്ങളുടെ വേഗത കാണിക്കുന്ന സമയ-ശരാശരി പ്രവേഗ രൂപരേഖകൾ സൃഷ്ടിക്കുന്നു.കൂടാതെ, ANSYS-Fluent CFD ഫ്ലോക്കുലേറ്ററിനുള്ളിലെ കറങ്ങുന്ന പ്രവാഹത്തെ അനുകരിക്കാനും സമയ-ശരാശരി പ്രവേഗ രൂപരേഖകൾ സൃഷ്ടിക്കാനും ഉപയോഗിച്ചു.PIV, CFD ഫലങ്ങൾ തമ്മിലുള്ള കത്തിടപാടുകൾ വിലയിരുത്തി ഫലമായുണ്ടാകുന്ന CFD മോഡൽ സ്ഥിരീകരിച്ചു.ഒരു പാഡിൽ ഫ്ലോക്കുലേറ്ററിന്റെ അളവില്ലാത്ത ഡിസൈൻ പാരാമീറ്ററായ സ്ലിപ്പ് കോഫിഫിഷ്യന്റ് കെ അളക്കുന്നതിലാണ് ഈ സൃഷ്ടിയുടെ ശ്രദ്ധ.3 rpm, 4 rpm എന്നിവയുടെ കുറഞ്ഞ വേഗതയിൽ സ്ലിപ്പ് കോഫിഫിഷ്യന്റ് k അളക്കുന്നതിനുള്ള ഒരു പുതിയ അടിസ്ഥാനം ഇവിടെ അവതരിപ്പിച്ചിരിക്കുന്നു.ഫലങ്ങളുടെ പ്രത്യാഘാതങ്ങൾ ഫ്ലോക്കുലേഷൻ ടാങ്കിന്റെ ഹൈഡ്രോഡൈനാമിക്സിനെ നന്നായി മനസ്സിലാക്കാൻ നേരിട്ട് സഹായിക്കുന്നു.
ലബോറട്ടറി ഫ്ലോക്കുലേറ്ററിൽ 147 സെന്റീമീറ്റർ ഉയരവും 39 സെന്റീമീറ്റർ ഉയരവും 118 സെന്റീമീറ്റർ വീതിയും 138 സെന്റീമീറ്റർ നീളവും (ചിത്രം 1) ഉള്ള ഒരു തുറന്ന മുകളിലെ ചതുരാകൃതിയിലുള്ള ബോക്സ് അടങ്ങിയിരിക്കുന്നു.ക്യാമ്പ് 49 വികസിപ്പിച്ച പ്രധാന ഡിസൈൻ മാനദണ്ഡങ്ങൾ ഒരു ലബോറട്ടറി സ്കെയിൽ പാഡിൽ ഫ്ലോക്കുലേറ്റർ രൂപകൽപ്പന ചെയ്യുന്നതിനും ഡൈമൻഷണൽ വിശകലനത്തിന്റെ തത്വങ്ങൾ പ്രയോഗിക്കുന്നതിനും ഉപയോഗിച്ചു.ലെബനീസ് അമേരിക്കൻ യൂണിവേഴ്സിറ്റിയുടെ (ബൈബ്ലോസ്, ലെബനൻ) എൻവയോൺമെന്റൽ എഞ്ചിനീയറിംഗ് ലബോറട്ടറിയിലാണ് പരീക്ഷണാത്മക സൗകര്യം നിർമ്മിച്ചിരിക്കുന്നത്.
തിരശ്ചീന അക്ഷം അടിയിൽ നിന്ന് 60 സെന്റീമീറ്റർ ഉയരത്തിൽ സ്ഥിതി ചെയ്യുന്നു, കൂടാതെ രണ്ട് പാഡിൽ ചക്രങ്ങൾ ഉൾക്കൊള്ളുന്നു.ഓരോ പാഡിൽ വീലിലും 4 പാഡിലുകൾ അടങ്ങിയിരിക്കുന്നു, ഓരോ പാഡിലിലും 3 പാഡിലുകൾ മൊത്തം 12 പാഡിലുകൾ.ഫ്ലോക്കുലേഷന് 2 മുതൽ 6 ആർപിഎം വരെ കുറഞ്ഞ വേഗതയിൽ സൌമ്യമായ പ്രക്ഷോഭം ആവശ്യമാണ്.ഫ്ലോക്കുലേറ്ററുകളിലെ ഏറ്റവും സാധാരണമായ മിക്സിംഗ് വേഗത 3 rpm ഉം 4 rpm ഉം ആണ്.ഒരു കുടിവെള്ള ശുദ്ധീകരണ പ്ലാന്റിന്റെ ഫ്ലോക്കുലേഷൻ ടാങ്ക് കമ്പാർട്ട്മെന്റിലെ ഒഴുക്കിനെ പ്രതിനിധീകരിക്കുന്നതിനാണ് ലബോറട്ടറി സ്കെയിൽ ഫ്ലോക്കുലേറ്റർ ഫ്ലോ രൂപകൽപ്പന ചെയ്തിരിക്കുന്നത്.പരമ്പരാഗത സമവാക്യം 42 ഉപയോഗിച്ചാണ് പവർ കണക്കാക്കുന്നത്.രണ്ട് ഭ്രമണ വേഗതയ്ക്കും, സ്പീഡ് ഗ്രേഡിയന്റ് \(\stackrel{\mathrm{-}}{\text{G}}\) 10 \({\text{sec}}^{-{1}}\) , റെയ്നോൾഡ് നമ്പർ പ്രക്ഷുബ്ധമായ ഒഴുക്കിനെ സൂചിപ്പിക്കുന്നു (പട്ടിക 1).
വളരെ വലിയ പോയിന്റുകളിൽ ഒരേസമയം ദ്രാവക പ്രവേഗ വെക്റ്ററുകളുടെ കൃത്യവും അളവിലുള്ളതുമായ അളവുകൾ നേടുന്നതിന് PIV ഉപയോഗിക്കുന്നു50.പരീക്ഷണാത്മക സജ്ജീകരണത്തിൽ ഒരു ലാബ്-സ്കെയിൽ പാഡിൽ ഫ്ലോക്കുലേറ്റർ, ഒരു ലാവിഷൻ പിഐവി സിസ്റ്റം (2017), ഒരു ആർഡ്വിനോ എക്സ്റ്റേണൽ ലേസർ സെൻസർ ട്രിഗർ എന്നിവ ഉൾപ്പെടുന്നു.സമയ-ശരാശരി വേഗത പ്രൊഫൈലുകൾ സൃഷ്‌ടിക്കുന്നതിന്, PIV ചിത്രങ്ങൾ ഒരേ സ്ഥലത്ത് തുടർച്ചയായി റെക്കോർഡുചെയ്‌തു.ഒരു പ്രത്യേക പാഡിൽ ഭുജത്തിന്റെ മൂന്ന് ബ്ലേഡുകളിൽ ഓരോന്നിന്റെയും നീളത്തിന്റെ മധ്യബിന്ദുവിലാണ് ലക്ഷ്യസ്ഥാനം വരുന്ന തരത്തിൽ PIV സിസ്റ്റം കാലിബ്രേറ്റ് ചെയ്തിരിക്കുന്നത്.ബാഹ്യ ട്രിഗറിൽ ഫ്ലോക്കുലേറ്റർ വീതിയുടെ ഒരു വശത്ത് സ്ഥിതി ചെയ്യുന്ന ഒരു ലേസറും മറുവശത്ത് സെൻസർ റിസീവറും അടങ്ങിയിരിക്കുന്നു.ഓരോ തവണയും ഫ്ലോക്കുലേറ്റർ ഭുജം ലേസർ പാതയെ തടയുമ്പോൾ, PIV ലേസറും ക്യാമറയും ഉപയോഗിച്ച് ഒരു ചിത്രം പകർത്താൻ PIV സിസ്റ്റത്തിലേക്ക് ഒരു സിഗ്നൽ അയയ്ക്കുന്നു.അത്തിപ്പഴത്തിൽ.2 PIV സിസ്റ്റത്തിന്റെ ഇൻസ്റ്റാളേഷനും ഇമേജ് ഏറ്റെടുക്കൽ പ്രക്രിയയും കാണിക്കുന്നു.
ഒഴുക്ക് സാധാരണ നിലയിലാക്കാനും അതേ റിഫ്രാക്റ്റീവ് ഇൻഡക്സ് ഫീൽഡ് കണക്കിലെടുക്കാനും 5-10 മിനിറ്റ് നേരത്തേക്ക് ഫ്ലോക്കുലേറ്റർ പ്രവർത്തിപ്പിച്ചതിന് ശേഷം PIV യുടെ റെക്കോർഡിംഗ് ആരംഭിച്ചു.ഫ്ലോക്കുലേറ്ററിൽ മുഴുകിയിരിക്കുന്ന ഒരു കാലിബ്രേഷൻ പ്ലേറ്റ് ഉപയോഗിച്ചാണ് കാലിബ്രേഷൻ നേടുന്നത്.കാലിബ്രേഷൻ പ്ലേറ്റിന് നേരിട്ട് മുകളിൽ ഒരു ഫ്ലാറ്റ് ലൈറ്റ് ഷീറ്റ് രൂപപ്പെടുത്തുന്നതിന് PIV ലേസറിന്റെ സ്ഥാനം ക്രമീകരിക്കുക.ഓരോ ബ്ലേഡിന്റെയും ഓരോ ഭ്രമണ വേഗതയ്ക്കും അളന്ന മൂല്യങ്ങൾ രേഖപ്പെടുത്തുക, പരീക്ഷണത്തിനായി തിരഞ്ഞെടുത്ത ഭ്രമണ വേഗത 3 rpm ഉം 4 rpm ഉം ആണ്.
എല്ലാ PIV റെക്കോർഡിംഗുകൾക്കും, രണ്ട് ലേസർ പൾസുകൾ തമ്മിലുള്ള സമയ ഇടവേള 6900 മുതൽ 7700 µs വരെയുള്ള ശ്രേണിയിൽ സജ്ജീകരിച്ചിരിക്കുന്നു, ഇത് കുറഞ്ഞത് 5 പിക്സലുകളുടെ കണികാ സ്ഥാനചലനം അനുവദിച്ചു.കൃത്യമായ സമയ-ശരാശരി അളവുകൾ ലഭിക്കുന്നതിന് ആവശ്യമായ ചിത്രങ്ങളുടെ എണ്ണത്തിൽ പൈലറ്റ് പരിശോധനകൾ നടത്തി.40, 50, 60, 80, 100, 120, 160, 200, 240, 280 ചിത്രങ്ങൾ അടങ്ങിയ സാമ്പിളുകൾക്കായി വെക്റ്റർ സ്ഥിതിവിവരക്കണക്കുകൾ താരതമ്യം ചെയ്തു.ഓരോ ചിത്രവും രണ്ട് ഫ്രെയിമുകൾ ഉൾക്കൊള്ളുന്നതിനാൽ 240 ചിത്രങ്ങളുടെ സാമ്പിൾ വലുപ്പം സ്ഥിരമായ സമയ-ശരാശരി ഫലങ്ങൾ നൽകുന്നതായി കണ്ടെത്തി.
ഫ്ലോക്കുലേറ്ററിലെ ഒഴുക്ക് പ്രക്ഷുബ്ധമായതിനാൽ, ചെറിയ പ്രക്ഷുബ്ധ ഘടനകൾ പരിഹരിക്കുന്നതിന് ഒരു ചെറിയ ചോദ്യം ചെയ്യൽ വിൻഡോയും ധാരാളം കണങ്ങളും ആവശ്യമാണ്.കൃത്യത ഉറപ്പുവരുത്തുന്നതിനായി ക്രോസ്-കോറിലേഷൻ അൽഗോരിതം സഹിതം വലിപ്പം കുറയ്ക്കുന്നതിനുള്ള നിരവധി ആവർത്തനങ്ങൾ പ്രയോഗിക്കുന്നു.50% ഓവർലാപ്പുള്ള 48×48 പിക്സലുകളുടെ പ്രാരംഭ പോളിംഗ് വിൻഡോ വലുപ്പവും ഒരു അഡാപ്റ്റേഷൻ പ്രക്രിയയും തുടർന്ന് 100% ഓവർലാപ്പും രണ്ട് അഡാപ്റ്റേഷൻ പ്രക്രിയകളുമുള്ള 32×32 പിക്സലുകളുടെ അന്തിമ പോളിംഗ് വിൻഡോ വലുപ്പം.കൂടാതെ, ഒരു പോളിംഗ് വിൻഡോയിൽ കുറഞ്ഞത് 10 കണങ്ങളെയെങ്കിലും അനുവദിക്കുന്ന ഒഴുക്കിൽ വിത്ത് കണങ്ങളായി ഗ്ലാസ് പൊള്ളയായ ഗോളങ്ങൾ ഉപയോഗിച്ചു.ലേസർ ഉറവിടവും ക്യാമറയും പ്രവർത്തിപ്പിക്കുന്നതിനും സമന്വയിപ്പിക്കുന്നതിനും ഉത്തരവാദിത്തമുള്ള ഒരു പ്രോഗ്രാമബിൾ ടൈമിംഗ് യൂണിറ്റിലെ (PTU) ഒരു ട്രിഗർ ഉറവിടമാണ് PIV റെക്കോർഡിംഗ് ട്രിഗർ ചെയ്യുന്നത്.
വാണിജ്യ CFD പാക്കേജ് ANSYS Fluent v 19.1 3D മോഡൽ വികസിപ്പിക്കുന്നതിനും അടിസ്ഥാന ഫ്ലോ സമവാക്യങ്ങൾ പരിഹരിക്കുന്നതിനും ഉപയോഗിച്ചു.
ANSYS-Fluent ഉപയോഗിച്ച്, ഒരു ലബോറട്ടറി സ്കെയിൽ പാഡിൽ ഫ്ലോക്കുലേറ്ററിന്റെ ഒരു 3D മോഡൽ സൃഷ്ടിച്ചു.ലബോറട്ടറി മോഡൽ പോലെ തിരശ്ചീന അക്ഷത്തിൽ ഘടിപ്പിച്ചിരിക്കുന്ന രണ്ട് പാഡിൽ വീലുകൾ അടങ്ങിയ ചതുരാകൃതിയിലുള്ള ബോക്‌സിന്റെ രൂപത്തിലാണ് മോഡൽ നിർമ്മിച്ചിരിക്കുന്നത്.ഫ്രീബോർഡ് ഇല്ലാത്ത മോഡലിന് 108 സെന്റീമീറ്റർ ഉയരവും 118 സെന്റീമീറ്റർ വീതിയും 138 സെന്റീമീറ്റർ നീളവുമുണ്ട്.മിക്സറിന് ചുറ്റും ഒരു തിരശ്ചീന സിലിണ്ടർ തലം ചേർത്തിരിക്കുന്നു.സിലിണ്ടർ പ്ലെയിൻ ജനറേഷൻ ഇൻസ്റ്റാളേഷൻ ഘട്ടത്തിൽ മുഴുവൻ മിക്സറിന്റെയും ഭ്രമണം നടപ്പിലാക്കുകയും ഫ്ലോക്കുലേറ്ററിനുള്ളിലെ കറങ്ങുന്ന ഫ്ലോ ഫീൽഡ് അനുകരിക്കുകയും വേണം, ചിത്രം 3a ൽ കാണിച്ചിരിക്കുന്നു.
3D ANSYS-ഫ്ലൂയന്റ് ആൻഡ് മോഡൽ ജ്യാമിതി ഡയഗ്രം, ANSYS-ഫ്ലൂയന്റ് ഫ്ലോക്കുലേറ്റർ ബോഡി മെഷ് ഓഫ് ഇൻററസ്റ്റ്, ANSYS-ഫ്ലൂയന്റ് ഡയഗ്രം.
മോഡൽ ജ്യാമിതിയിൽ രണ്ട് മേഖലകൾ അടങ്ങിയിരിക്കുന്നു, അവയിൽ ഓരോന്നും ഒരു ദ്രാവകമാണ്.ലോജിക്കൽ സബ്‌ട്രാക്ഷൻ ഫംഗ്ഷൻ ഉപയോഗിച്ചാണ് ഇത് നേടുന്നത്.ആദ്യം ദ്രാവകത്തെ പ്രതിനിധീകരിക്കുന്നതിന് ബോക്സിൽ നിന്ന് സിലിണ്ടർ (മിക്സർ ഉൾപ്പെടെ) കുറയ്ക്കുക.തുടർന്ന് സിലിണ്ടറിൽ നിന്ന് മിക്സർ കുറയ്ക്കുക, രണ്ട് വസ്തുക്കൾ ഉണ്ടാകുന്നു: മിക്സറും ദ്രാവകവും.അവസാനമായി, രണ്ട് മേഖലകൾക്കിടയിൽ ഒരു സ്ലൈഡിംഗ് ഇന്റർഫേസ് പ്രയോഗിച്ചു: ഒരു സിലിണ്ടർ-സിലിണ്ടർ ഇന്റർഫേസും ഒരു സിലിണ്ടർ-മിക്സർ ഇന്റർഫേസും (ചിത്രം 3a).
സംഖ്യാ സിമുലേഷനുകൾ പ്രവർത്തിപ്പിക്കാൻ ഉപയോഗിക്കുന്ന ടർബുലൻസ് മോഡലുകളുടെ ആവശ്യകതകൾ നിറവേറ്റുന്നതിനായി നിർമ്മിച്ച മോഡലുകളുടെ മെഷിംഗ് പൂർത്തിയായി.ഖര പ്രതലത്തിന് സമീപം വികസിപ്പിച്ച പാളികളുള്ള ഒരു ഘടനയില്ലാത്ത മെഷ് ഉപയോഗിച്ചു.സങ്കീർണ്ണമായ ഒഴുക്ക് പാറ്റേണുകൾ ക്യാപ്‌ചർ ചെയ്യപ്പെടുന്നുവെന്ന് ഉറപ്പാക്കാൻ 1.2 വളർച്ചാ നിരക്കിൽ എല്ലാ മതിലുകൾക്കും വിപുലീകരണ പാളികൾ സൃഷ്‌ടിക്കുക, ആദ്യ ലെയർ കനം \(7\mathrm{ x }{10}^{-4}\) m ഉപയോഗിച്ച് \ ( {\text {y))^{+}\le 1.0\).ടെട്രാഹെഡ്രോൺ ഫിറ്റിംഗ് രീതി ഉപയോഗിച്ചാണ് ശരീര വലുപ്പം ക്രമീകരിക്കുന്നത്.2.5 × \({10}^{-3}\) m എന്ന മൂലക വലുപ്പമുള്ള രണ്ട് ഇന്റർഫേസുകളുടെ മുൻവശത്തെ സൈഡ് സൈസ് സൃഷ്ടിച്ചു, കൂടാതെ 9 × \({10}^{-3}\ ) മിക്സർ ഫ്രണ്ട് വലുപ്പവും m പ്രയോഗിക്കുന്നു.പ്രാരംഭ ജനറേറ്റഡ് മെഷ് 2144409 ഘടകങ്ങൾ (ചിത്രം 3 ബി) ഉൾക്കൊള്ളുന്നു.
പ്രാരംഭ അടിസ്ഥാന മോഡലായി രണ്ട്-പാരാമീറ്റർ k–ε ടർബുലൻസ് മോഡൽ തിരഞ്ഞെടുത്തു.ഫ്ലോക്കുലേറ്ററിനുള്ളിലെ കറങ്ങുന്ന ഒഴുക്ക് കൃത്യമായി അനുകരിക്കാൻ, കൂടുതൽ കണക്കുകൂട്ടൽ ചെലവേറിയ മോഡൽ തിരഞ്ഞെടുത്തു.ഫ്ലോക്കുലേറ്ററിനുള്ളിലെ പ്രക്ഷുബ്ധമായ സ്വിർലിംഗ് ഫ്ലോ രണ്ട് CFD മോഡലുകൾ ഉപയോഗിച്ച് സംഖ്യാപരമായി അന്വേഷിച്ചു: SST k–ω51, IDDES52.മോഡലുകളെ സാധൂകരിക്കുന്നതിനായി രണ്ട് മോഡലുകളുടെയും ഫലങ്ങൾ പരീക്ഷണാത്മക PIV ഫലങ്ങളുമായി താരതമ്യം ചെയ്തു.ആദ്യം, SST k-ω ടർബുലൻസ് മോഡൽ ഫ്ലൂയിഡ് ഡൈനാമിക്സ് ആപ്ലിക്കേഷനുകൾക്കുള്ള രണ്ട്-സമവാക്യ പ്രക്ഷുബ്ധമായ വിസ്കോസിറ്റി മോഡലാണ്.വിൽകോക്സ് k-ω, k-ε മോഡലുകൾ സംയോജിപ്പിക്കുന്ന ഒരു ഹൈബ്രിഡ് മോഡലാണിത്.മിക്സിംഗ് ഫംഗ്ഷൻ മതിലിനടുത്തുള്ള വിൽകോക്സ് മോഡലും വരാനിരിക്കുന്ന ഫ്ലോയിൽ k-ε മോഡലും സജീവമാക്കുന്നു.ഫ്ലോ ഫീൽഡിലുടനീളം ശരിയായ മോഡൽ ഉപയോഗിക്കുന്നുണ്ടെന്ന് ഇത് ഉറപ്പാക്കുന്നു.പ്രതികൂലമായ മർദ്ദം മൂലമുള്ള ഫ്ലോ വേർപിരിയൽ ഇത് കൃത്യമായി പ്രവചിക്കുന്നു.രണ്ടാമതായി, SST k-ω RANS (റെയ്നോൾഡ്സ്-ആവറേജ്ഡ് നേവിയർ-സ്റ്റോക്സ്) മോഡലിനൊപ്പം വ്യക്തിഗത എഡ്ഡി സിമുലേഷൻ (DES) മോഡലിൽ വ്യാപകമായി ഉപയോഗിക്കുന്ന അഡ്വാൻസ്ഡ് ഡിഫെർഡ് എഡ്ഡി സിമുലേഷൻ (IDDES) രീതി തിരഞ്ഞെടുത്തു.IDDES ഒരു ഹൈബ്രിഡ് RANS-LES (ലാർജ് എഡ്ഡി സിമുലേഷൻ) മോഡലാണ്, അത് കൂടുതൽ വഴക്കമുള്ളതും ഉപയോക്തൃ-സൗഹൃദവുമായ റെസല്യൂഷൻ സ്കെയിലിംഗ് (എസ്ആർഎസ്) സിമുലേഷൻ മോഡൽ നൽകുന്നു.വലിയ ചുഴികൾ പരിഹരിക്കുന്നതിനുള്ള LES മോഡലിനെ അടിസ്ഥാനമാക്കിയുള്ളതാണ് ഇത്, ചെറിയ തോതിലുള്ള ചുഴലിക്കാറ്റുകൾ അനുകരിക്കുന്നതിന് SST k-ω ലേക്ക് മടങ്ങുന്നു.മോഡലിനെ സാധൂകരിക്കുന്നതിനായി SST k-ω, IDDES സിമുലേഷനുകളിൽ നിന്നുള്ള ഫലങ്ങളുടെ സ്റ്റാറ്റിസ്റ്റിക്കൽ വിശകലനങ്ങൾ PIV ഫലങ്ങളുമായി താരതമ്യം ചെയ്തു.
പ്രാരംഭ അടിസ്ഥാന മോഡലായി രണ്ട്-പാരാമീറ്റർ k–ε ടർബുലൻസ് മോഡൽ തിരഞ്ഞെടുത്തു.ഫ്ലോക്കുലേറ്ററിനുള്ളിലെ കറങ്ങുന്ന ഒഴുക്ക് കൃത്യമായി അനുകരിക്കാൻ, കൂടുതൽ കണക്കുകൂട്ടൽ ചെലവേറിയ മോഡൽ തിരഞ്ഞെടുത്തു.ഫ്ലോക്കുലേറ്ററിനുള്ളിലെ പ്രക്ഷുബ്ധമായ സ്വിർലിംഗ് ഫ്ലോ രണ്ട് CFD മോഡലുകൾ ഉപയോഗിച്ച് സംഖ്യാപരമായി അന്വേഷിച്ചു: SST k–ω51, IDDES52.മോഡലുകളെ സാധൂകരിക്കുന്നതിനായി രണ്ട് മോഡലുകളുടെയും ഫലങ്ങൾ പരീക്ഷണാത്മക PIV ഫലങ്ങളുമായി താരതമ്യം ചെയ്തു.ആദ്യം, SST k-ω ടർബുലൻസ് മോഡൽ ഫ്ലൂയിഡ് ഡൈനാമിക്സ് ആപ്ലിക്കേഷനുകൾക്കുള്ള രണ്ട്-സമവാക്യ പ്രക്ഷുബ്ധമായ വിസ്കോസിറ്റി മോഡലാണ്.വിൽകോക്സ് k-ω, k-ε മോഡലുകൾ സംയോജിപ്പിക്കുന്ന ഒരു ഹൈബ്രിഡ് മോഡലാണിത്.മിക്സിംഗ് ഫംഗ്ഷൻ മതിലിനടുത്തുള്ള വിൽകോക്സ് മോഡലും വരാനിരിക്കുന്ന ഫ്ലോയിൽ k-ε മോഡലും സജീവമാക്കുന്നു.ഫ്ലോ ഫീൽഡിലുടനീളം ശരിയായ മോഡൽ ഉപയോഗിക്കുന്നുണ്ടെന്ന് ഇത് ഉറപ്പാക്കുന്നു.പ്രതികൂലമായ മർദ്ദം മൂലമുള്ള ഫ്ലോ വേർപിരിയൽ ഇത് കൃത്യമായി പ്രവചിക്കുന്നു.രണ്ടാമതായി, SST k-ω RANS (റെയ്നോൾഡ്സ്-ആവറേജ്ഡ് നേവിയർ-സ്റ്റോക്സ്) മോഡലിനൊപ്പം വ്യക്തിഗത എഡ്ഡി സിമുലേഷൻ (DES) മോഡലിൽ വ്യാപകമായി ഉപയോഗിക്കുന്ന അഡ്വാൻസ്ഡ് ഡിഫെർഡ് എഡ്ഡി സിമുലേഷൻ (IDDES) രീതി തിരഞ്ഞെടുത്തു.IDDES ഒരു ഹൈബ്രിഡ് RANS-LES (ലാർജ് എഡ്ഡി സിമുലേഷൻ) മോഡലാണ്, അത് കൂടുതൽ വഴക്കമുള്ളതും ഉപയോക്തൃ-സൗഹൃദവുമായ റെസല്യൂഷൻ സ്കെയിലിംഗ് (എസ്ആർഎസ്) സിമുലേഷൻ മോഡൽ നൽകുന്നു.വലിയ ചുഴികൾ പരിഹരിക്കുന്നതിനുള്ള LES മോഡലിനെ അടിസ്ഥാനമാക്കിയുള്ളതാണ് ഇത്, ചെറിയ തോതിലുള്ള ചുഴലിക്കാറ്റുകൾ അനുകരിക്കുന്നതിന് SST k-ω ലേക്ക് മടങ്ങുന്നു.മോഡലിനെ സാധൂകരിക്കുന്നതിനായി SST k-ω, IDDES സിമുലേഷനുകളിൽ നിന്നുള്ള ഫലങ്ങളുടെ സ്റ്റാറ്റിസ്റ്റിക്കൽ വിശകലനങ്ങൾ PIV ഫലങ്ങളുമായി താരതമ്യം ചെയ്തു.
മർദ്ദം അടിസ്ഥാനമാക്കിയുള്ള താൽക്കാലിക സോൾവർ ഉപയോഗിക്കുക, Y ദിശയിൽ ഗുരുത്വാകർഷണം ഉപയോഗിക്കുക.ഭ്രമണ അച്ചുതണ്ടിന്റെ ഉത്ഭവം തിരശ്ചീന അക്ഷത്തിന്റെ മധ്യഭാഗത്തും ഭ്രമണ അക്ഷത്തിന്റെ ദിശ Z ദിശയിലുമാണ് മിക്സറിലേക്ക് ഒരു മെഷ് ചലനം നൽകിക്കൊണ്ട് ഭ്രമണം കൈവരിക്കുന്നത്.രണ്ട് മോഡൽ ജ്യാമിതി ഇന്റർഫേസുകൾക്കുമായി ഒരു മെഷ് ഇന്റർഫേസ് സൃഷ്‌ടിക്കപ്പെട്ടു, അതിന്റെ ഫലമായി രണ്ട് ബൗണ്ടിംഗ് ബോക്സ് അരികുകൾ ഉണ്ടാകുന്നു.പരീക്ഷണാത്മക സാങ്കേതികതയിലെന്നപോലെ, ഭ്രമണ വേഗത 3, 4 വിപ്ലവങ്ങളുമായി പൊരുത്തപ്പെടുന്നു.
മിക്സർ, ഫ്ലോക്കുലേറ്റർ എന്നിവയുടെ മതിലുകൾക്കുള്ള അതിർത്തി വ്യവസ്ഥകൾ മതിൽ സ്ഥാപിച്ചു, ഫ്ലോക്കുലേറ്ററിന്റെ മുകളിലെ തുറക്കൽ സീറോ ഗേജ് മർദ്ദം (ചിത്രം 3 സി) ഉപയോഗിച്ച് ഔട്ട്ലെറ്റ് വഴി സജ്ജീകരിച്ചിരിക്കുന്നു.ലളിതമായ പ്രഷർ-വേഗത കമ്മ്യൂണിക്കേഷൻ സ്കീം, ഏറ്റവും കുറഞ്ഞ ചതുര ഘടകങ്ങളെ അടിസ്ഥാനമാക്കി എല്ലാ പാരാമീറ്ററുകളുമുള്ള രണ്ടാം ഓർഡർ ഫംഗ്‌ഷനുകളുടെ ഗ്രേഡിയന്റ് സ്‌പെയ്‌സിന്റെ ഡിസ്‌ക്രിറ്റൈസേഷൻ.1 x \({10}^{-3}\) സ്കെയിൽ ചെയ്ത അവശിഷ്ടമാണ് എല്ലാ ഫ്ലോ വേരിയബിളുകൾക്കുമുള്ള കൺവേർജൻസ് മാനദണ്ഡം.ഒരു സമയ ഘട്ടത്തിലെ ആവർത്തനങ്ങളുടെ പരമാവധി എണ്ണം 20 ആണ്, കൂടാതെ സമയ ഘട്ടത്തിന്റെ വലുപ്പം 0.5° ഭ്രമണവുമായി പൊരുത്തപ്പെടുന്നു.SST k–ω മോഡലിന്റെ എട്ടാമത്തെ ആവർത്തനത്തിലും IDDES ഉപയോഗിച്ചുള്ള 12-ാമത്തെ ആവർത്തനത്തിലും പരിഹാരം ഒത്തുചേരുന്നു.കൂടാതെ, മിക്സർ കുറഞ്ഞത് 12 വിപ്ലവങ്ങൾ ഉണ്ടാക്കുന്ന തരത്തിൽ സമയ ഘട്ടങ്ങളുടെ എണ്ണം കണക്കാക്കി.3 റൊട്ടേഷനുകൾക്ക് ശേഷം സമയ സ്ഥിതിവിവരക്കണക്കുകൾക്കായി ഡാറ്റ സാമ്പിൾ പ്രയോഗിക്കുക, ഇത് പരീക്ഷണാത്മക നടപടിക്രമത്തിന് സമാനമായി ഒഴുക്ക് സാധാരണമാക്കാൻ അനുവദിക്കുന്നു.ഓരോ വിപ്ലവത്തിനുമുള്ള സ്പീഡ് ലൂപ്പുകളുടെ ഔട്ട്പുട്ട് താരതമ്യം ചെയ്യുന്നത് കഴിഞ്ഞ നാല് വിപ്ലവങ്ങൾക്ക് കൃത്യമായ അതേ ഫലങ്ങൾ നൽകുന്നു, ഇത് ഒരു സ്ഥിരത കൈവരിച്ചതായി സൂചിപ്പിക്കുന്നു.അധിക റിവുകൾ മീഡിയം സ്പീഡ് കോണ്ടൂർ മെച്ചപ്പെടുത്തിയില്ല.
ഭ്രമണ വേഗത, 3 rpm അല്ലെങ്കിൽ 4 rpm എന്നിവയുമായി ബന്ധപ്പെട്ട് സമയ ഘട്ടം നിർവചിച്ചിരിക്കുന്നു.മിക്സർ 0.5 ഡിഗ്രി കൊണ്ട് തിരിക്കാൻ ആവശ്യമായ സമയത്തേക്ക് സമയ ഘട്ടം പരിഷ്കരിക്കുന്നു.മുമ്പത്തെ വിഭാഗത്തിൽ വിവരിച്ചതുപോലെ പരിഹാരം എളുപ്പത്തിൽ ഒത്തുചേരുന്നതിനാൽ ഇത് മതിയാകും.അങ്ങനെ, രണ്ട് ടർബുലൻസ് മോഡലുകൾക്കുമുള്ള എല്ലാ സംഖ്യാ കണക്കുകൂട്ടലുകളും 3 ആർപിഎമ്മിന് 0.02 \(\stackrel{\mathrm{-}}{7}\) എന്ന പരിഷ്കരിച്ച സമയ ഘട്ടം ഉപയോഗിച്ചാണ് നടത്തിയത്, 0.0208 \(\stackrel{ \mathrm{-} {3}\) 4 ആർപിഎം.നൽകിയിരിക്കുന്ന ഒരു പരിഷ്‌ക്കരണ സമയ ഘട്ടത്തിന്, ഒരു സെല്ലിന്റെ കോറന്റ് നമ്പർ എപ്പോഴും 1.0-ൽ കുറവായിരിക്കും.
മോഡൽ-മെഷ് ആശ്രിതത്വം പര്യവേക്ഷണം ചെയ്യുന്നതിന്, ആദ്യം യഥാർത്ഥ 2.14M മെഷും പിന്നീട് ശുദ്ധീകരിച്ച 2.88M മെഷും ഉപയോഗിച്ച് ഫലങ്ങൾ ലഭിച്ചു.മിക്സർ ബോഡിയുടെ സെൽ വലുപ്പം 9 × \({10}^{-3}\) m ൽ നിന്ന് 7 × \({10}^{-3}\) m ആയി കുറയ്ക്കുന്നതിലൂടെ ഗ്രിഡ് പരിഷ്‌ക്കരണം കൈവരിക്കാനാകും.രണ്ട് മോഡലുകളുടെ പ്രക്ഷുബ്ധതയുടെ യഥാർത്ഥവും ശുദ്ധീകരിച്ചതുമായ മെഷുകൾക്കായി, ബ്ലേഡിന് ചുറ്റുമുള്ള വിവിധ സ്ഥലങ്ങളിലെ വേഗത മൊഡ്യൂളുകളുടെ ശരാശരി മൂല്യങ്ങൾ താരതമ്യം ചെയ്തു.ഫലങ്ങൾ തമ്മിലുള്ള ശതമാനം വ്യത്യാസം SST k–ω മോഡലിന് 1.73% ഉം IDDES മോഡലിന് 3.51% ഉം ആണ്.ഒരു ഹൈബ്രിഡ് RANS-LES മോഡലായതിനാൽ IDDES ഉയർന്ന ശതമാനം വ്യത്യാസം കാണിക്കുന്നു.ഈ വ്യത്യാസങ്ങൾ അപ്രധാനമായി കണക്കാക്കപ്പെട്ടിരുന്നു, അതിനാൽ 2.14 ദശലക്ഷം മൂലകങ്ങളും 0.5° ഭ്രമണ സമയ ഘട്ടവും ഉള്ള യഥാർത്ഥ മെഷ് ഉപയോഗിച്ചാണ് സിമുലേഷൻ നടത്തിയത്.
പരീക്ഷണ ഫലങ്ങളുടെ പുനരുൽപാദനക്ഷമത ആറ് പരീക്ഷണങ്ങളിൽ ഓരോന്നും രണ്ടാമത് തവണ നടത്തി ഫലങ്ങൾ താരതമ്യം ചെയ്തു.രണ്ട് പരമ്പര പരീക്ഷണങ്ങളിൽ ബ്ലേഡിന്റെ മധ്യഭാഗത്തുള്ള വേഗത മൂല്യങ്ങൾ താരതമ്യം ചെയ്യുക.രണ്ട് പരീക്ഷണ ഗ്രൂപ്പുകൾ തമ്മിലുള്ള ശരാശരി ശതമാനം വ്യത്യാസം 3.1% ആയിരുന്നു.ഓരോ പരീക്ഷണത്തിനും പിഐവി സംവിധാനവും സ്വതന്ത്രമായി പുനഃക്രമീകരിച്ചു.ഓരോ ബ്ലേഡിന്റെയും മധ്യഭാഗത്തുള്ള വിശകലനപരമായി കണക്കാക്കിയ വേഗത അതേ സ്ഥലത്തെ PIV വേഗതയുമായി താരതമ്യം ചെയ്യുക.ഈ താരതമ്യം ബ്ലേഡ് 1-ന് 6.5% പരമാവധി ശതമാനം പിശകുള്ള വ്യത്യാസം കാണിക്കുന്നു.
സ്ലിപ്പ് ഘടകം കണക്കാക്കുന്നതിന് മുമ്പ്, ഒരു പാഡിൽ ഫ്ലോക്കുലേറ്ററിലെ സ്ലിപ്പ് എന്ന ആശയം ശാസ്ത്രീയമായി മനസ്സിലാക്കേണ്ടത് ആവശ്യമാണ്, ഇതിന് ഫ്ലോക്കുലേറ്ററിന്റെ പാഡിലുകൾക്ക് ചുറ്റുമുള്ള ഫ്ലോ ഘടന പഠിക്കേണ്ടതുണ്ട്.ആശയപരമായി, വെള്ളവുമായി ബന്ധപ്പെട്ട ബ്ലേഡുകളുടെ വേഗത കണക്കിലെടുക്കുന്നതിന് പാഡിൽ ഫ്ലോക്കുലേറ്ററുകളുടെ രൂപകൽപ്പനയിൽ സ്ലിപ്പ് കോഫിഫിഷ്യന്റ് നിർമ്മിച്ചിരിക്കുന്നു.ഈ വേഗത ബ്ലേഡ് വേഗതയുടെ 75% ആയിരിക്കണമെന്ന് സാഹിത്യം ശുപാർശ ചെയ്യുന്നു, അതിനാൽ മിക്ക ഡിസൈനുകളും സാധാരണയായി ഈ ക്രമീകരണം കണക്കാക്കാൻ ak 0.25 ഉപയോഗിക്കുന്നു.ഫ്ലോ വെലോസിറ്റി ഫീൽഡ് പൂർണ്ണമായി മനസ്സിലാക്കാനും ഈ സ്ലിപ്പ് പഠിക്കാനും പിഐവി പരീക്ഷണങ്ങളിൽ നിന്ന് ഉരുത്തിരിഞ്ഞ വേഗത സ്ട്രീംലൈനുകളുടെ ഉപയോഗം ഇതിന് ആവശ്യമാണ്.ബ്ലേഡ് 1 ഷാഫ്റ്റിനോട് ഏറ്റവും അടുത്തുള്ള ഏറ്റവും ഉള്ളിലുള്ള ബ്ലേഡാണ്, ബ്ലേഡ് 3 ഏറ്റവും പുറത്തുള്ള ബ്ലേഡാണ്, ബ്ലേഡ് 2 മധ്യ ബ്ലേഡാണ്.
ബ്ലേഡ് 1 ലെ വേഗത സ്ട്രീംലൈനുകൾ ബ്ലേഡിന് ചുറ്റും നേരിട്ട് കറങ്ങുന്ന പ്രവാഹം കാണിക്കുന്നു.റോട്ടറിനും ബ്ലേഡിനും ഇടയിലുള്ള ബ്ലേഡിന്റെ വലതുവശത്തുള്ള ഒരു ബിന്ദുവിൽ നിന്നാണ് ഈ ഫ്ലോ പാറ്റേണുകൾ പുറപ്പെടുന്നത്.ചിത്രം 4a-ൽ ചുവന്ന കുത്തുകളുള്ള ബോക്സ് സൂചിപ്പിച്ചിരിക്കുന്ന പ്രദേശം നോക്കുമ്പോൾ, ബ്ലേഡിന് മുകളിലും ചുറ്റുമുള്ള റീസർക്കുലേഷൻ ഫ്ലോയുടെ മറ്റൊരു വശം തിരിച്ചറിയുന്നത് രസകരമാണ്.ഫ്ലോ വിഷ്വലൈസേഷൻ റീസർക്കുലേഷൻ സോണിലേക്കുള്ള ചെറിയ ഒഴുക്ക് കാണിക്കുന്നു.ബ്ലേഡിന്റെ വലതുവശത്ത് നിന്ന് ബ്ലേഡിന്റെ അറ്റത്ത് നിന്ന് ഏകദേശം 6 സെന്റിമീറ്റർ ഉയരത്തിൽ ഈ ഒഴുക്ക് സമീപിക്കുന്നു, ബ്ലേഡിന് മുമ്പുള്ള കൈയുടെ ആദ്യ ബ്ലേഡിന്റെ സ്വാധീനം കാരണം, ഇത് ചിത്രത്തിൽ ദൃശ്യമാണ്.4 rpm-ൽ ഫ്ലോ വിഷ്വലൈസേഷൻ ഒരേ സ്വഭാവവും ഘടനയും കാണിക്കുന്നു, പ്രത്യക്ഷത്തിൽ ഉയർന്ന വേഗതയിൽ.
3 rpm, 4 rpm എന്നീ രണ്ട് ഭ്രമണ വേഗതയിൽ മൂന്ന് ബ്ലേഡുകളുടെ പ്രവേഗ ഫീൽഡും നിലവിലെ ഗ്രാഫുകളും.3 rpm-ൽ മൂന്ന് ബ്ലേഡുകളുടെ പരമാവധി ശരാശരി വേഗത യഥാക്രമം 0.15 m/s, 0.20 m/s, 0.16 m/s ആണ്, കൂടാതെ 4 rpm-ൽ പരമാവധി ശരാശരി വേഗത 0.15 m/s, 0.22 m/s, 0.22 m/ എന്നിങ്ങനെയാണ്. യഥാക്രമം എസ്.മൂന്ന് ഷീറ്റുകളിൽ.
വാനുകൾ 1 നും 2 നും ഇടയിൽ ഹെലികൽ പ്രവാഹത്തിന്റെ മറ്റൊരു രൂപം കണ്ടെത്തി. വെക്‌ടറിന്റെ ദിശ സൂചിപ്പിക്കുന്നത് പോലെ, വെക്റ്റർ ഫീൽഡ് വെയ്ൻ 2 ന്റെ അടിയിൽ നിന്ന് മുകളിലേക്ക് നീങ്ങുന്നതായി വെക്റ്റർ ഫീൽഡ് വ്യക്തമായി കാണിക്കുന്നു.ചിത്രം 4b-ലെ ഡോട്ട് ഇട്ട ബോക്സിൽ കാണിച്ചിരിക്കുന്നതുപോലെ, ഈ വെക്‌ടറുകൾ ബ്ലേഡ് പ്രതലത്തിൽ നിന്ന് ലംബമായി മുകളിലേക്ക് പോകുന്നില്ല, മറിച്ച് വലത്തേക്ക് തിരിഞ്ഞ് ക്രമേണ താഴേക്ക് ഇറങ്ങുന്നു.ബ്ലേഡ് 1 ന്റെ ഉപരിതലത്തിൽ, താഴേക്കുള്ള വെക്റ്ററുകൾ വേർതിരിച്ചിരിക്കുന്നു, അവ രണ്ട് ബ്ലേഡുകളേയും സമീപിക്കുകയും അവയ്ക്കിടയിൽ രൂപംകൊണ്ട റീസർക്കുലേഷൻ ഫ്ലോയിൽ നിന്ന് അവയെ ചുറ്റുകയും ചെയ്യുന്നു.4 ആർപിഎമ്മിന്റെ ഉയർന്ന വേഗതയുള്ള വ്യാപ്തിയുള്ള രണ്ട് ഭ്രമണ വേഗതയിലും ഒരേ ഫ്ലോ ഘടന നിർണ്ണയിക്കപ്പെട്ടു.
ബ്ലേഡ് 3 ന്റെ പ്രവേഗ ഫീൽഡ് ബ്ലേഡ് 3 ന് താഴെയുള്ള ഒഴുക്കിൽ ചേരുന്ന മുൻ ബ്ലേഡിന്റെ വേഗത വെക്‌ടറിൽ നിന്ന് കാര്യമായ സംഭാവന നൽകുന്നില്ല. ബ്ലേഡ് 3 ന് കീഴിലുള്ള പ്രധാന ഒഴുക്ക് വെള്ളത്തിനൊപ്പം ഉയരുന്ന ലംബ പ്രവേഗ വെക്‌ടറാണ്.
ചിത്രം 4c-ൽ കാണിച്ചിരിക്കുന്നതുപോലെ, ബ്ലേഡ് 3-ന്റെ ഉപരിതലത്തിലുള്ള വേഗത വെക്റ്ററുകളെ മൂന്ന് ഗ്രൂപ്പുകളായി തിരിക്കാം.ആദ്യ സെറ്റ് ബ്ലേഡിന്റെ വലതുവശത്തുള്ളതാണ്.ഈ സ്ഥാനത്തെ ഒഴുക്ക് ഘടന വലത്തോട്ടും മുകളിലേക്കും നേരെയാണ് (അതായത് ബ്ലേഡ് 2 ലേക്ക്).രണ്ടാമത്തെ ഗ്രൂപ്പ് ബ്ലേഡിന്റെ മധ്യഭാഗമാണ്.ഈ സ്ഥാനത്തിനായുള്ള പ്രവേഗ വെക്റ്റർ ഒരു വ്യതിയാനവും കൂടാതെ ഭ്രമണം കൂടാതെ നേരെ മുകളിലേക്ക് നയിക്കപ്പെടുന്നു.ബ്ലേഡിന്റെ അറ്റത്തിന് മുകളിലുള്ള ഉയരം വർദ്ധിപ്പിച്ചാണ് വേഗത മൂല്യത്തിലെ കുറവ് നിർണ്ണയിക്കുന്നത്.ബ്ലേഡുകളുടെ ഇടത് ചുറ്റളവിൽ സ്ഥിതിചെയ്യുന്ന മൂന്നാമത്തെ ഗ്രൂപ്പിന്, ഒഴുക്ക് ഉടനടി ഇടത്തേക്ക്, അതായത് ഫ്ലോക്കുലേറ്ററിന്റെ മതിലിലേക്ക് നയിക്കുന്നു.പ്രവേഗ വെക്റ്റർ പ്രതിനിധീകരിക്കുന്ന ഒഴുക്കിന്റെ ഭൂരിഭാഗവും മുകളിലേക്ക് പോകുന്നു, ഒഴുക്കിന്റെ ഒരു ഭാഗം തിരശ്ചീനമായി താഴേക്ക് പോകുന്നു.
രണ്ട് ടർബുലൻസ് മോഡലുകൾ, SST k-ω, IDDES എന്നിവ ബ്ലേഡ് ശരാശരി ദൈർഘ്യമുള്ള പ്ലെയിനിൽ 3 ആർപിഎമ്മിനും 4 ആർപിഎമ്മിനും സമയ-ശരാശരി വേഗത പ്രൊഫൈലുകൾ നിർമ്മിക്കാൻ ഉപയോഗിച്ചു.ചിത്രം 5-ൽ കാണിച്ചിരിക്കുന്നതുപോലെ, തുടർച്ചയായ നാല് ഭ്രമണങ്ങളാൽ സൃഷ്ടിക്കപ്പെട്ട വേഗത രൂപരേഖകൾ തമ്മിലുള്ള സമ്പൂർണ്ണ സമാനത കൈവരിക്കുന്നതിലൂടെ സ്ഥിരത കൈവരിക്കുന്നു.കൂടാതെ, IDDES സൃഷ്ടിച്ച സമയ-ശരാശരി പ്രവേഗ കോണ്ടറുകൾ ചിത്രം 6a-ൽ കാണിച്ചിരിക്കുന്നു, അതേസമയം SST k - ω സൃഷ്ടിച്ച സമയ-ശരാശരി വേഗത പ്രൊഫൈലുകൾ ചിത്രം 6a-ൽ കാണിച്ചിരിക്കുന്നു.6b.
IDDES ഉം SST k–ω സൃഷ്ടിച്ച സമയ-ശരാശരി പ്രവേഗ ലൂപ്പുകളും ഉപയോഗിച്ച്, IDDES-ന് പ്രവേഗ ലൂപ്പുകളുടെ ഉയർന്ന അനുപാതമുണ്ട്.
ചിത്രം 7-ൽ കാണിച്ചിരിക്കുന്നതുപോലെ 3 rpm-ൽ IDDES-ൽ സൃഷ്ടിച്ച സ്പീഡ് പ്രൊഫൈൽ ശ്രദ്ധാപൂർവ്വം പരിശോധിക്കുക. മിക്സർ ഘടികാരദിശയിൽ കറങ്ങുന്നു, കാണിച്ചിരിക്കുന്ന കുറിപ്പുകൾക്കനുസരിച്ച് ഒഴുക്ക് ചർച്ചചെയ്യുന്നു.
അത്തിപ്പഴത്തിൽ.7 മുകളിലെ ദ്വാരത്തിന്റെ സാന്നിധ്യം കാരണം ഒഴുക്ക് നിയന്ത്രിക്കപ്പെടാത്തതിനാൽ, I ക്വാഡ്രന്റിലെ ബ്ലേഡ് 3 ന്റെ ഉപരിതലത്തിൽ ഒഴുക്കിന്റെ വേർതിരിവ് ഉണ്ടെന്ന് കാണാൻ കഴിയും.ക്വാഡ്രൻറ് II ൽ, ഒഴുക്കിന്റെ വേർതിരിവ് നിരീക്ഷിക്കപ്പെടുന്നില്ല, കാരണം ഒഴുക്ക് ഫ്ലോക്കുലേറ്ററിന്റെ മതിലുകളാൽ പൂർണ്ണമായും പരിമിതപ്പെടുത്തിയിരിക്കുന്നു.ക്വാഡ്രന്റ് III-ൽ, ജലം മുമ്പത്തെ ക്വാഡ്രന്റുകളേക്കാൾ വളരെ താഴ്ന്നതോ കുറഞ്ഞതോ ആയ വേഗതയിൽ കറങ്ങുന്നു.I, II ക്വാഡ്രന്റുകളിലെ വെള്ളം മിക്സറിന്റെ പ്രവർത്തനത്താൽ താഴേക്ക് നീങ്ങുന്നു (അതായത് തിരിക്കുകയോ പുറത്തേക്ക് തള്ളുകയോ ചെയ്യുന്നു).ക്വാഡ്രന്റ് III-ൽ, പ്രക്ഷോഭകന്റെ ബ്ലേഡുകൾ ഉപയോഗിച്ച് വെള്ളം പുറത്തേക്ക് തള്ളുന്നു.ഈ സ്ഥലത്തെ ജല പിണ്ഡം അടുത്തുവരുന്ന ഫ്ലോക്കുലേറ്റർ സ്ലീവിനെ പ്രതിരോധിക്കുന്നുവെന്നത് വ്യക്തമാണ്.ഈ ക്വാഡ്രന്റിലെ റോട്ടറി ഫ്ലോ പൂർണ്ണമായും വേർതിരിച്ചിരിക്കുന്നു.ക്വാഡ്രന്റ് IV-ന്, വാൻ 3-ന് മുകളിലുള്ള വായുപ്രവാഹത്തിന്റെ ഭൂരിഭാഗവും ഫ്ലോക്കുലേറ്റർ ഭിത്തിയിലേക്ക് നയിക്കപ്പെടുകയും മുകളിലെ തുറസ്സിലേക്ക് ഉയരം കൂടുന്നതിനനുസരിച്ച് ക്രമേണ അതിന്റെ വലുപ്പം നഷ്ടപ്പെടുകയും ചെയ്യുന്നു.
കൂടാതെ, നീല ഡോട്ടുള്ള ദീർഘവൃത്തങ്ങൾ കാണിക്കുന്നതുപോലെ, III, IV ക്വാഡ്രാന്റുകളിൽ ആധിപത്യം പുലർത്തുന്ന സങ്കീർണ്ണമായ ഫ്ലോ പാറ്റേണുകൾ സെൻട്രൽ ലൊക്കേഷനിൽ ഉൾപ്പെടുന്നു.ഈ അടയാളപ്പെടുത്തിയ പ്രദേശത്തിന് പാഡിൽ ഫ്ലോക്കുലേറ്ററിലെ കറങ്ങുന്ന ഒഴുക്കുമായി യാതൊരു ബന്ധവുമില്ല, കാരണം കറങ്ങുന്ന ചലനം തിരിച്ചറിയാൻ കഴിയും.ഇന്റേണൽ ഫ്ലോയും ഫുൾ റൊട്ടേഷണൽ ഫ്ലോയും തമ്മിൽ വ്യക്തമായ വേർതിരിവുള്ള ക്വാഡ്രന്റുകൾ I, II എന്നിവയിൽ നിന്ന് ഇത് വ്യത്യസ്തമാണ്.
അത്തിപ്പഴത്തിൽ കാണിച്ചിരിക്കുന്നതുപോലെ.6, IDDES, SST k-ω എന്നിവയുടെ ഫലങ്ങൾ താരതമ്യപ്പെടുത്തുമ്പോൾ, പ്രവേഗ രൂപരേഖകൾ തമ്മിലുള്ള പ്രധാന വ്യത്യാസം ബ്ലേഡ് 3-ന് തൊട്ടുതാഴെയുള്ള പ്രവേഗത്തിന്റെ വ്യാപ്തിയാണ്. SST k-ω മോഡൽ വ്യക്തമായി കാണിക്കുന്നത് ബ്ലേഡ് 3 ആണ് വിപുലീകൃത ഹൈ-വെലോസിറ്റി ഫ്ലോ കൊണ്ടുപോകുന്നത്. IDDES-മായി താരതമ്യം ചെയ്യുമ്പോൾ.
ക്വാഡ്രന്റ് III-ൽ മറ്റൊരു വ്യത്യാസം കാണാം.IDDES ൽ നിന്ന്, നേരത്തെ സൂചിപ്പിച്ചതുപോലെ, ഫ്ലോക്കുലേറ്റർ ആയുധങ്ങൾക്കിടയിലുള്ള ഭ്രമണ പ്രവാഹ വേർതിരിവ് ശ്രദ്ധിക്കപ്പെട്ടു.എന്നിരുന്നാലും, ഈ സ്ഥാനത്തെ കോണുകളിൽ നിന്നും ആദ്യത്തെ ബ്ലേഡിന്റെ ഉള്ളിൽ നിന്നും കുറഞ്ഞ വേഗത പ്രവാഹം ശക്തമായി ബാധിക്കുന്നു.ഒരേ ലൊക്കേഷനായി SST k–ω യിൽ നിന്ന്, മറ്റ് പ്രദേശങ്ങളിൽ നിന്ന് സംയോജന പ്രവാഹം ഇല്ലാത്തതിനാൽ IDDES നെ അപേക്ഷിച്ച് കോണ്ടൂർ ലൈനുകൾ താരതമ്യേന ഉയർന്ന വേഗത കാണിക്കുന്നു.
ഫ്ലോ സ്വഭാവത്തെയും ഘടനയെയും കുറിച്ച് ശരിയായ ധാരണയ്ക്ക് വേഗത വെക്റ്റർ ഫീൽഡുകളെയും സ്ട്രീംലൈനുകളേയും കുറിച്ചുള്ള ഗുണപരമായ ധാരണ ആവശ്യമാണ്.ഓരോ ബ്ലേഡിനും 5 സെന്റീമീറ്റർ വീതിയുള്ളതിനാൽ, ഒരു പ്രാതിനിധ്യ വേഗത പ്രൊഫൈൽ നൽകുന്നതിന് വീതിയിലുടനീളം ഏഴ് പ്രവേഗ പോയിന്റുകൾ തിരഞ്ഞെടുത്തു.കൂടാതെ, ഓരോ ബ്ലേഡ് പ്രതലത്തിലും 2.5 സെന്റീമീറ്റർ തുടർച്ചയായ അകലത്തിലും 10 സെന്റീമീറ്റർ ഉയരം വരെ ലംബമായി 2.5 സെന്റീമീറ്റർ അകലത്തിലും വെലോസിറ്റി പ്രൊഫൈൽ പ്ലോട്ട് ചെയ്യുന്നതിലൂടെ, ബ്ലേഡ് പ്രതലത്തിന് മുകളിലുള്ള ഉയരത്തിന്റെ പ്രവർത്തനമെന്ന നിലയിൽ പ്രവേഗത്തിന്റെ വ്യാപ്തിയെക്കുറിച്ച് ഒരു അളവ് ധാരണ ആവശ്യമാണ്.കൂടുതൽ വിവരങ്ങൾക്ക് ചിത്രത്തിൽ S1, S2, S3 എന്നിവ കാണുക.അനുബന്ധം A. PIV പരീക്ഷണങ്ങളും IDDES, SST k-ω എന്നിവ ഉപയോഗിച്ച് ANSYS-ഫ്ലൂയന്റ് വിശകലനവും ഉപയോഗിച്ച് ലഭിച്ച ഓരോ ബ്ലേഡിന്റെയും (Y = 0.0) ഉപരിതല പ്രവേഗ വിതരണത്തിന്റെ സമാനത ചിത്രം 8 കാണിക്കുന്നു.രണ്ട് സംഖ്യാ മോഡലുകളും ഫ്ലോക്കുലേറ്റർ ബ്ലേഡുകളുടെ ഉപരിതലത്തിൽ ഫ്ലോ ഘടനയെ കൃത്യമായി അനുകരിക്കുന്നത് സാധ്യമാക്കുന്നു.
ബ്ലേഡ് പ്രതലത്തിൽ PIV, IDDES, SST k–ω എന്നിവയുടെ പ്രവേഗ വിതരണങ്ങൾ.x-അക്ഷം ഓരോ ഷീറ്റിന്റെയും വീതിയെ മില്ലിമീറ്ററിൽ പ്രതിനിധീകരിക്കുന്നു, ഉത്ഭവം (0 mm) ഷീറ്റിന്റെ ഇടത് ചുറ്റളവിനെയും അവസാനം (50 mm) ഷീറ്റിന്റെ വലത് ചുറ്റളവിനെയും പ്രതിനിധീകരിക്കുന്നു.
2 ഉം 3 ഉം ബ്ലേഡുകളുടെ വേഗത വിതരണങ്ങൾ Fig.8, Fig.8 എന്നിവയിൽ കാണിച്ചിരിക്കുന്നത് വ്യക്തമായി കാണാം.അനുബന്ധം A-യിലെ S2, S3 എന്നിവ ഉയരത്തിൽ സമാന പ്രവണതകൾ കാണിക്കുന്നു, അതേസമയം ബ്ലേഡ് 1 സ്വതന്ത്രമായി മാറുന്നു.ബ്ലേഡുകൾ 2, 3 എന്നിവയുടെ വേഗത പ്രൊഫൈലുകൾ തികച്ചും നേരായതും ബ്ലേഡിന്റെ അറ്റത്ത് നിന്ന് 10 സെന്റീമീറ്റർ ഉയരത്തിൽ ഒരേ വ്യാപ്തിയുള്ളതുമാണ്.ഈ ഘട്ടത്തിൽ ഒഴുക്ക് ഏകീകൃതമായിത്തീരുന്നു എന്നാണ് ഇതിനർത്ഥം.IDDES നന്നായി പുനർനിർമ്മിച്ച PIV ഫലങ്ങളിൽ നിന്ന് ഇത് വ്യക്തമായി കാണാം.അതേസമയം, SST k–ω ഫലങ്ങൾ ചില വ്യത്യാസങ്ങൾ കാണിക്കുന്നു, പ്രത്യേകിച്ച് 4 ആർപിഎമ്മിൽ.
ബ്ലേഡ് 1 എല്ലാ സ്ഥാനങ്ങളിലും വെലോസിറ്റി പ്രൊഫൈലിന്റെ അതേ ആകൃതി നിലനിർത്തുന്നുവെന്നതും ഉയരത്തിൽ നോർമലൈസ് ചെയ്തിട്ടില്ലെന്നതും ശ്രദ്ധിക്കേണ്ടതാണ്, കാരണം മിക്സറിന്റെ മധ്യഭാഗത്ത് രൂപംകൊണ്ട ചുഴിയിൽ എല്ലാ ആയുധങ്ങളുടെയും ആദ്യത്തെ ബ്ലേഡ് അടങ്ങിയിരിക്കുന്നു.കൂടാതെ, IDDES നെ അപേക്ഷിച്ച്, PIV ബ്ലേഡ് സ്പീഡ് പ്രൊഫൈലുകൾ 2 ഉം 3 ഉം ബ്ലേഡ് ഉപരിതലത്തിൽ നിന്ന് 10 സെന്റീമീറ്റർ ഉയരത്തിൽ ഏതാണ്ട് തുല്യമാകുന്നതുവരെ മിക്ക സ്ഥലങ്ങളിലും അല്പം ഉയർന്ന വേഗതയുള്ള മൂല്യങ്ങൾ കാണിച്ചു.
പോസ്റ്റ് സമയം: ഡിസംബർ-27-2022