Estudio de la influencia de las fuerzas interfaciales en la hidrodinámica de un lecho borboteo aire-agua usando CFD

Resumen

La hidrodinámica de un sistema bifásico, aire-agua, es estudiada en una columna de borboteo con tubo concéntrico mediante el simulador ANSYS-CFX, resolviendo los balances de masa y de momento acoplado al modelo de turbulencia SST (Menter, 1994) que da solución a la aproximación RANS. Se empleó el modelo de Ishii-Zuber(1979) para la fuerza de arrastre, el modelo de López de Bertodano (1991) para dispersión turbulenta y se tomaron los valores de 0,1 y 0,5 para el coeficiente de sustentación CL. Se validaron los resultados empleando los resultados experimentales de Calvo et al. (1993) y de Pironti et al. (1995) para velocidades de entrada de gas 5,72, 9,44 y 16,05 cm/s. Los resultados obtenidos describen cualitativamente el sistema, donde el régimen de flujo es turbulento y donde predomina el mezclado sobre los efectos difusivos; estos resultados muestran concordancia en el comportamiento previsto y descrito en el trabajo de Calvo

et al. (1993). Se muestra que la fuerza de arrastre sola no permite modelar la fracción volumétrica de  aire en la columna, se requiere usar fuerza de sustentación y dispersión turbulenta. Estos resultados concuerdan con los presentados por Riera et al. (2012).