مدل سازی جریان سیال در کاتالیزورهای متخلخل پایه آلومینیومی با استفاده از شبیه سازی دینامیک سیالات محاسباتی و روش رگرسیون خطی

خواص منحصر به فرد فوم های فلزی سبب استفاده روز افزون این ساختارها در کاربردهای صنعتی نظیر کاتالیزورها شده است. به منظور طراحی دقیق سیستم های مهندسی و کاتالیزورهایی با بازده بالا، بررسی رفتار جریان سیال امری ضروری است . لذا هدف از این مطالعه، بررسی تاثیر پارامترهای هندسی مختلف محیط متخلخل بر جریان سیال و ارائه یک مدل رگرسیون خطی برای پیش بینی ضرایب معادله فوریچمر ( ۲vβv + αP/L = Δ ) با استفاده از دینامیک سیالات محاسباتی ( FDC ) و روش آماری رگرسیون خطی است. بدین منظور در مرحله اول فوم هایی براساس هندسه واقعی و با قطر و درصد تخلخل های مختلف به روش میکروتوموگرافی ساخته و مشبندی شد . سپس با استفاده از شبیه سازی CFD به بررسی تاثیر پارامترهای ساختاری فوم بر جریان سیال پرداخته شد. نتایج حاصل نشان داد که ضرایب معادله فوریچمر و مقادیر گردایان فشار به صورت قابل توجهی به پارامترهای هندسی فوم بستگی دارند. در مرحله دوم، به دلیل پیچیدگی های ساختاری فوم و حجم بالای شبکه محاسباتی در این روش، از مدل های رگرسیون خطی برای ارائه یک مدل پیوسته بر حسب خواص ساختاری فوم به منظور مدل سازی ضرایب معادله فوریچمر استفاده شد. نتایج حاصل شده نشان داد که مدل ساخته شده در پیش بینی ضرایب معادله فوریچمر بر حسب پارامترهای هندسی فوم ها دقت بالایی دارد. همچنین نتایج به دست آمده از مدل های رگرسیون خطی نشان داد که رویکرد پیشنهادی یک روش موثر برای مطالعه و پیش بینی جریان سیال در کاتالیزورهای متخلخل در مقیاس بزرگ با حداقل خطا است.

کلیدواژه ها:

کاتالیزور ، شیبه سازی ، جریان سیال ، CFD ، مدل رگرسیون خطی