Evaluation of the Eulerian and Lagrangian approaches to model the dispersed phase in non-uniform turbulent particle-laden flows.

Abstract

El presente artículo considera flujos turbulentos no uniformes tipo chorro cargados con partículas. Estos flujos se encuentran frecuentemente en la industria y se caracterizan por altos valores de anisotropía de la velocidad fluctuante de las partículas, mucho mayor que la de la fase portadora. Dado que los enfoques euleriano y lagrangiano clásicos para la descripción de la fase dispersa son incapaces de estimar correctamente esa anisotropía, en este trabajo se introducen dos modelos eulerianos extendidos para la fase de las partículas; uno de ellos es algebraico (el modelo algebraico de esfuerzos, APS) y el otro es diferencial (el modelo de esfuerzos de Reynolds, PRS). El desempeño de ambos modelos y de un modelo lagrangiano clásico se evalúa con respecto a mediciones experimentales disponibles en la literatura. El modelo PRS proporciona resultados que concuerdan con los experimentos para todas las variables medidas, incluyendo la anisotropía de la velocidad fluctuante de las partículas. Las ecuaciones diferenciales que describen la fase dispersa se descomponen en sus términos básicos y se analizan separadamente. En el caso de partículas de gran inercia, se demuestra que el modelado de los términos de interacción es crucial ya que éstos gobiernan los equilibrios existentes en las ecuaciones eulerianas que describen la fase dispersa