Otimização Geométrica de Filtro de Ar Cilíndrico de Extremidade Fechada Usando Simulação CFD

Esta pesquisa tem como objetivo avaliar o efeito da configuração do filtro poroso nas características do fluxo dentro do filtro usando simulação CFD. Este modelo de simulação foi escolhido para uma análise abrangente que considera diferentes variáveis que afetam o desempenho do filtro. A dinâmica do fluxo e a perda de pressão sob diferentes condições de fluxo e geometria do filtro foram estudadas. A abordagem Euler-Lagrangiana foi utilizada para modelar o fluxo multiphasico, e o modelo padrão K-ε foi empregado para caracterização da turbulência. A distribuição do tamanho das partículas foi caracterizada usando a distribuição de Rosin-Rammler. O status inicial dessas propriedades foi obtido por referências experimentais anteriores e sua evolução ao longo do tempo foi simulada no nível celular do modelo usando Funções Definidas pelo Usuário (UDF). As principais conclusões do estudo são: i) A perda de pressão aumentou com a taxa de fluxo e a espessura do filtro, mas diminuiu com o aumento do comprimento e diâmetro do filtro. ii) Não houve mudança significativa na razão de velocidade com a distância da entrada do filtro na linha central do filtro, exceto os primeiros 5% da entrada e os últimos 5% próximos à extremidade. iii) foi identificado que razões de velocidade radial mais altas implicam em menor deposição de partículas dentro do meio filtrante. Os resultados também mostram que a carga de partículas no filtro de 290 mm é 50% - 60% menor do que nos outros filtros, mas distribuída de forma uniforme por todo o filtro. No entanto, a perda de pressão diminuiu com o comprimento do filtro. O filtro de 55 mm que possui a maior razão de velocidade radial tem um desempenho ruim na captura de partículas.