Савин Е.С., Хоперсков А.В. Численное моделирование динамики двухфазных потоков в сепараторах со встречными закрученными потоками: многофакторный анализ влия- ния геометрических и режимных параметров
- Details
- Hits: 3
https://doi.org/10.15688/mpcm.jvolsu.2026.2.3
Egor S. Savin
Graduate Student of the Department of Information Systems and Computer Modeling, Volgograd State University
This email address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it.
,
https://orcid.org/0000-0002-7915-121X
Prosp. Universitetsky, 100, 400062 Volgograd, Russian Federation
Alexander V. Khoperskov
Doctor of Sciences (Physics and Mathematics), Head of the Department of Information Systems and Computer Modeling, Volgograd State University
This email address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it.
https://orcid.org/0000-0003-0149-7947
Prosp. Universitetsky, 100, 400062 Volgograd, Russian Federation
Abstract. Работа посвящена повышению эффективности центробежной очистки газов от мелкодисперсных фракций (PM2.5) в сепараторах со встречными закрученными потоками (ВЗП). Для стандартизации терминологии в международной практике предложено использовать обобщающий термин Counter-Current Swirl Separators (CCSS). Динамика несущей фазы моде- лируется на основе стационарных уравнений Рейнольдса (RANS) с учетом модели переноса рейнольдсовых напряжений (RSM). Дисперсная фаза рассчитывается в лагранжевом приближе- нии с помощью оригинального программного CUDA-модуля на GPU для непрерывного расчета траекторий ансамблей твердых частиц. Разработан новый метод оценки сепарационных характе- ристик ВЗП-аппаратов. В рамках единой методики объединены численные гидродинамические расчеты (CFD) и методы математической статистики на основе многофакторного планирования эксперимента. Использование методологии равномерного заполнения пространства параметров на базе оптимизированного латинского гиперкуба (Maximin LHS) позволило сформировать сба- лансированную выборку численных экспериментов для динамики двухфазной среды. Выполнен многомерный анализ чувствительности целевой функции на основе медианного значения диамет- ра твердых частиц d50 посредством вариации шести управляющих геометрических и режимных параметров. Предложенная методология позволила количественно ранжировать исследуемые факторы по степени их влияния на фракционную эффективность. Выявлены скрытые эффекты маскирования второстепенных параметров доминирующими геометрическими характеристика- ми, а также локализованы области нелинейного поведения системы при взаимодействии встреч- ных вихревых структур. В работе предложен и описан комплексный технико-экономический критерий эффективности аппарата, объединяющий аэродинамические и сепарационные парамет- ры, что формирует математический базис для последующей многокритериальной оптимизации геометрии сепаратора. Полученные корреляционные матрицы Пирсона и Спирмена подтвержда- ют преимущественно монотонный характер откликов системы в исследованных диапазонах и определяют границы применимости для последующего построения непрерывных суррогатных моделей.
Key words: Cyclone dust collectors, computational fluid dynamics, turbulence, Vortex Dust Collector, Counter Swirling Flows, Counter-Current Swirl Separators, dust particle dynamics, separation efficiency.
Савин Е.С., Хоперсков А.В. Численное моделирование динамики двухфазных потоков в сепараторах со встречными закрученными потоками: многофакторный анализ влияния геометрических и режимных параметров is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Citation in English: Mathematical Physics and Computer Simulation. Vol. 29 No. 2 2026, pp. 30-52
 savin.pdfURL: https://mp.jvolsu.com/index.php/en/component/attachments/download/1465 | 1 Download |