কম ঘূর্ণন গতিতে প্যাডেল ফ্লোকুলেশনের হাইড্রোডাইনামিকসের পিআইভি এবং সিএফডি অধ্যয়ন

Nature.com পরিদর্শন করার জন্য আপনাকে ধন্যবাদ.আপনি সীমিত CSS সমর্থন সহ একটি ব্রাউজার সংস্করণ ব্যবহার করছেন।সেরা অভিজ্ঞতার জন্য, আমরা আপনাকে একটি আপডেট করা ব্রাউজার ব্যবহার করার পরামর্শ দিই (অথবা ইন্টারনেট এক্সপ্লোরারে সামঞ্জস্য মোড অক্ষম করুন)৷উপরন্তু, চলমান সমর্থন নিশ্চিত করার জন্য, আমরা স্টাইল এবং জাভাস্ক্রিপ্ট ছাড়া সাইট দেখাই।
একবারে তিনটি স্লাইডের একটি ক্যারোজেল প্রদর্শন করে৷একবারে তিনটি স্লাইডের মধ্য দিয়ে যেতে পূর্ববর্তী এবং পরবর্তী বোতামগুলি ব্যবহার করুন, অথবা একটি সময়ে তিনটি স্লাইডের মধ্য দিয়ে যেতে শেষে স্লাইডার বোতামগুলি ব্যবহার করুন৷
এই গবেষণায়, একটি পরীক্ষাগার স্কেল প্যাডেল ফ্লোকুলেটরে অশান্ত প্রবাহ বেগ ক্ষেত্রের পরীক্ষামূলক এবং সংখ্যাগত তদন্তের মাধ্যমে ফ্লোকুলেশনের হাইড্রোডাইনামিকস মূল্যায়ন করা হয়।অশান্ত প্রবাহ যা কণা একত্রীকরণ বা ফ্লক ব্রেকআপকে উৎসাহিত করে তা জটিল এবং এই কাগজে SST k-ω এবং IDDES নামে দুটি অশান্তি মডেল ব্যবহার করে বিবেচনা করা হয়েছে এবং তুলনা করা হয়েছে।ফলাফলগুলি দেখায় যে IDDES SST k-ω এর তুলনায় একটি খুব ছোট উন্নতি প্রদান করে, যা একটি প্যাডেল ফ্লোকুলেটরের মধ্যে সঠিকভাবে প্রবাহ অনুকরণ করার জন্য যথেষ্ট।ফিট স্কোর ব্যবহার করা হয় পিআইভি এবং সিএফডি ফলাফলের মিলন অনুসন্ধান করতে এবং ব্যবহৃত সিএফডি টার্বুলেন্স মডেলের ফলাফলের তুলনা করতে।গবেষণায় স্লিপ ফ্যাক্টর k-এর পরিমাণ নির্ধারণের উপরও দৃষ্টি নিবদ্ধ করা হয়েছে, যা 0.25-এর স্বাভাবিক সাধারণ মানের তুলনায় 3 এবং 4 rpm-এর কম গতিতে 0.18।k 0.25 থেকে 0.18 কমানো হলে তরলে সরবরাহ করা শক্তি প্রায় 27-30% বৃদ্ধি পায় এবং বেগ গ্রেডিয়েন্ট (G) প্রায় 14% বৃদ্ধি পায়।এর মানে হল যে প্রত্যাশিত তুলনায় আরো নিবিড় মিশ্রণ অর্জন করা হয়, তাই কম শক্তি খরচ হয়, এবং সেইজন্য পানীয় জল শোধনাগারের ফ্লোকুলেশন ইউনিটে শক্তি খরচ কম হতে পারে।
জল বিশুদ্ধকরণে, জমাট বাঁধা ছোট কলয়েডাল কণা এবং অমেধ্যকে অস্থিতিশীল করে, যা পরে ফ্লোকুলেশন পর্যায়ে ফ্লোকুলেশন তৈরি করে।ফ্লেক্স ঢিলেঢালাভাবে আবদ্ধ ভরের ফ্র্যাক্টাল সমষ্টি, যা পরে নিষ্পত্তির মাধ্যমে সরানো হয়।কণার বৈশিষ্ট্য এবং তরল মিশ্রণের অবস্থা ফ্লোকুলেশন এবং চিকিত্সা প্রক্রিয়ার দক্ষতা নির্ধারণ করে।ফ্লোকুলেশনের জন্য অপেক্ষাকৃত স্বল্প সময়ের জন্য ধীর গতির আন্দোলনের প্রয়োজন হয় এবং প্রচুর পরিমাণে জলের উত্তেজনা করতে প্রচুর শক্তির প্রয়োজন হয়।
ফ্লোকুলেশনের সময়, সমগ্র সিস্টেমের হাইড্রোডাইনামিক্স এবং জমাট-কণা মিথস্ক্রিয়ার রসায়ন একটি স্থির কণার আকার বন্টন অর্জনের হার নির্ধারণ করে।কণার সংঘর্ষ হলে তারা একে অপরের সাথে লেগে থাকে।Oyegbile, Ay4 রিপোর্ট করেছে যে সংঘর্ষগুলি ব্রাউনিয়ান ডিফিউশন, ফ্লুইড শিয়ার এবং ডিফারেনশিয়াল সেটলিং এর ফ্লোকুলেশন ট্রান্সপোর্ট মেকানিজমের উপর নির্ভর করে।যখন ফ্লেক্স সংঘর্ষ হয়, তারা বৃদ্ধি পায় এবং একটি নির্দিষ্ট আকারের সীমাতে পৌঁছায়, যা ভাঙ্গনের কারণ হতে পারে, যেহেতু ফ্লেক্সগুলি হাইড্রোডাইনামিক শক্তির বল সহ্য করতে পারে না5।এই ভাঙা ফ্লেক্সগুলির মধ্যে কিছু ছোট বা একই আকারে পুনরায় একত্রিত হয়6।যাইহোক, শক্তিশালী ফ্লেক্স এই শক্তিকে প্রতিরোধ করতে পারে এবং তাদের আকার বজায় রাখতে পারে এবং এমনকি বৃদ্ধি পেতে পারে।ইউকসেলেন এবং গ্রেগরি 8 ফ্লেক্সের ধ্বংস এবং তাদের পুনর্জন্মের ক্ষমতা সম্পর্কিত গবেষণার বিষয়ে রিপোর্ট করেছেন, যা দেখায় যে অপরিবর্তনীয়তা সীমিত।Bridgeman, Jefferson9 CFD ব্যবহার করেছেন স্থানীয় বেগ গ্রেডিয়েন্টের মাধ্যমে floc গঠন এবং খণ্ডিতকরণের উপর গড় প্রবাহ এবং অশান্তির স্থানীয় প্রভাব অনুমান করতে।রটার ব্লেড দিয়ে সজ্জিত ট্যাঙ্কগুলিতে, জমাট পর্যায়ে পর্যাপ্ত পরিমাণে অস্থিতিশীল হলে সমষ্টিগুলি অন্যান্য কণার সাথে সংঘর্ষের গতিতে তারতম্য করা প্রয়োজন।প্রায় 15 rpm এর CFD এবং নিম্ন ঘূর্ণন গতি ব্যবহার করে, ভাদাসারুক্কাই এবং গ্যাগনন11 শঙ্কুযুক্ত ব্লেডের সাথে ফ্লোকুলেশনের জন্য জি মান অর্জন করতে সক্ষম হয়েছিল, যার ফলে আন্দোলনের জন্য শক্তি খরচ কমিয়ে আনা হয়েছিল।যাইহোক, উচ্চতর G মানগুলিতে অপারেশন ফ্লোকুলেশন হতে পারে।তারা একটি পাইলট প্যাডেল ফ্লোকুলেটরের গড় বেগ গ্রেডিয়েন্ট নির্ধারণে মিশ্রণের গতির প্রভাব তদন্ত করেছে।তারা 5 rpm এর বেশি গতিতে ঘোরে।
Korpijärvi, Ahlstedt12 একটি ট্যাঙ্ক পরীক্ষার বেঞ্চে প্রবাহ ক্ষেত্র অধ্যয়ন করতে চারটি ভিন্ন টার্বুলেন্স মডেল ব্যবহার করেছে।তারা একটি লেজার ডপলার অ্যানিমোমিটার এবং পিআইভি দিয়ে প্রবাহ ক্ষেত্র পরিমাপ করেছে এবং পরিমাপ করা ফলাফলের সাথে গণনা করা ফলাফলের তুলনা করেছে।ডি অলিভেইরা এবং ডোনাডেল 13 সিএফডি ব্যবহার করে হাইড্রোডাইনামিক বৈশিষ্ট্য থেকে বেগের গ্রেডিয়েন্ট অনুমান করার জন্য একটি বিকল্প পদ্ধতি প্রস্তাব করেছে।প্রস্তাবিত পদ্ধতিটি হেলিকাল জ্যামিতির উপর ভিত্তি করে ছয়টি ফ্লোকুলেশন ইউনিটে পরীক্ষা করা হয়েছিল।flocculants উপর ধারণ সময়ের প্রভাব মূল্যায়ন এবং একটি flocculation মডেল প্রস্তাবিত যে একটি টুল হিসাবে ব্যবহার করা যেতে পারে কম ধারণ সময় 14 সঙ্গে যৌক্তিক কোষ নকশা সমর্থন করতে.Zhan, You15 একটি সম্মিলিত CFD এবং জনসংখ্যার ভারসাম্য মডেলের প্রস্তাব করেছে যাতে প্রবাহের বৈশিষ্ট্য এবং ফ্লোক আচরণ সম্পূর্ণ স্কেল ফ্লোকুলেশনে অনুকরণ করা যায়।Llano-Serna, Coral-Portillo16 ভিটারবো, কলম্বিয়ার একটি জল শোধনাগারে একটি কক্স-টাইপ হাইড্রোফ্লোকুলেটরের প্রবাহ বৈশিষ্ট্যগুলি তদন্ত করেছে।যদিও CFD এর সুবিধা রয়েছে, তবে গণনায় সংখ্যাগত ত্রুটির মতো সীমাবদ্ধতাও রয়েছে।অতএব, প্রাপ্ত যেকোন সংখ্যাসূচক ফলাফলগুলিকে সমালোচনামূলক সিদ্ধান্তে উপনীত করার জন্য সাবধানে পরীক্ষা এবং বিশ্লেষণ করা উচিত17।অনুভূমিক ব্যাফেল ফ্লোকুলেটরগুলির নকশা নিয়ে সাহিত্যে কিছু গবেষণা রয়েছে, যখন হাইড্রোডাইনামিক ফ্লোকুলেটরগুলির নকশার জন্য সুপারিশগুলি সীমিত 18৷চেন, Liao19 পৃথক কণা থেকে বিক্ষিপ্ত আলোর মেরুকরণের অবস্থা পরিমাপ করার জন্য মেরুকৃত আলোর বিচ্ছুরণের উপর ভিত্তি করে একটি পরীক্ষামূলক সেটআপ ব্যবহার করেছেন।Feng, Zhang20 একটি জমাট প্লেট ফ্লোকুলেটর এবং একটি আন্তঃ ঢেউতোলা ফ্লোকুলেটর এর প্রবাহ ক্ষেত্রে এডি স্রোতের বন্টন এবং ঘূর্ণায়মান অনুকরণ করতে Ansys-Fluent ব্যবহার করেছে।Ansys-Fluent ব্যবহার করে একটি ফ্লোকুলেটরে অশান্ত তরল প্রবাহ অনুকরণ করার পর, Gavi21 ফ্লোকুলেটর ডিজাইন করতে ফলাফলগুলি ব্যবহার করে।Vaneli এবং Teixeira22 রিপোর্ট করেছে যে সর্পিল টিউব ফ্লোকুলেটরগুলির তরল গতিবিদ্যা এবং ফ্লোকুলেশন প্রক্রিয়ার মধ্যে সম্পর্ক একটি যুক্তিযুক্ত নকশাকে সমর্থন করার জন্য এখনও খারাপভাবে বোঝা যায় না।de Oliveira এবং Costa Teixeira23 দক্ষতা অধ্যয়ন করেছেন এবং পদার্থবিদ্যা পরীক্ষা এবং CFD সিমুলেশনের মাধ্যমে সর্পিল টিউব ফ্লোকুলেটরের হাইড্রোডাইনামিক বৈশিষ্ট্যগুলি প্রদর্শন করেছেন।অনেক গবেষক কয়েলড টিউব রিঅ্যাক্টর বা কয়েলড টিউব ফ্লোকুলেটর নিয়ে গবেষণা করেছেন।যাইহোক, বিভিন্ন ডিজাইন এবং অপারেটিং অবস্থার জন্য এই চুল্লিগুলির প্রতিক্রিয়া সম্পর্কে বিশদ হাইড্রোডাইনামিক তথ্যের এখনও অভাব রয়েছে (সারটোরি, অলিভেরা 24; অলিভেইরা, টেক্সেইরা25)।Oliveira এবং Teixeira26 একটি সর্পিল ফ্লোকুলেটরের তাত্ত্বিক, পরীক্ষামূলক এবং CFD সিমুলেশন থেকে আসল ফলাফল উপস্থাপন করে।Oliveira এবং Teixeira27 একটি প্রচলিত ডিক্যানটার সিস্টেমের সাথে একত্রে জমাট-ফ্লোকুলেশন রিঅ্যাক্টর হিসাবে একটি সর্পিল কয়েল ব্যবহার করার প্রস্তাব করেছিলেন।তারা রিপোর্ট করে যে অস্বচ্ছলতা অপসারণের দক্ষতার জন্য প্রাপ্ত ফলাফলগুলি ফ্লোকুলেশন মূল্যায়নের জন্য সাধারণত ব্যবহৃত মডেলগুলির সাথে প্রাপ্ত ফলাফলগুলির থেকে উল্লেখযোগ্যভাবে ভিন্ন, এই ধরনের মডেলগুলি ব্যবহার করার সময় সতর্কতার পরামর্শ দেয়।মরুজ্জি এবং ডি অলিভেরা [২৮] বিভিন্ন অপারেটিং অবস্থার অধীনে ক্রমাগত ফ্লোকুলেশন চেম্বারের একটি সিস্টেমের আচরণের মডেল তৈরি করেছেন, যার মধ্যে ব্যবহৃত চেম্বারের সংখ্যার তারতম্য এবং স্থির বা স্কেল করা সেল বেগ গ্রেডিয়েন্টের ব্যবহার রয়েছে।Romphophak, Le Men29 PIV আধা-দ্বি-মাত্রিক জেট ক্লিনারে তাৎক্ষণিক বেগের পরিমাপ।তারা ফ্লোকুলেশন জোনে শক্তিশালী জেট-প্ররোচিত প্রচলন এবং স্থানীয় এবং তাত্ক্ষণিক শিয়ার রেট অনুমান করেছে।
শাহ, Joshi30 রিপোর্ট করে যে CFD ডিজাইনের উন্নতি এবং ভার্চুয়াল ফ্লো বৈশিষ্ট্যগুলি পাওয়ার জন্য একটি আকর্ষণীয় বিকল্প অফার করে।এটি ব্যাপক পরীক্ষামূলক সেটআপ এড়াতে সাহায্য করে।CFD ক্রমবর্ধমানভাবে জল এবং বর্জ্য জল শোধনাগারগুলি বিশ্লেষণ করার জন্য ব্যবহার করা হচ্ছে (মেলো, ফ্রেয়ার 31; অ্যাললাম, নাসর 32; ব্রিজম্যান, জেফারসন9; সামারাস, জুবউলিস33; ওয়াং, Wu34; ঝাং, তেজাদা-মার্টিনেজ35)।বেশ কিছু তদন্তকারী পরীক্ষা-নিরীক্ষা করেছেন ক্যান-টেস্ট ইকুইপমেন্ট (Bridgeman, Jefferson36; Bridgeman, Jefferson5; Jarvis, Jefferson6; Wang, Wu34) এবং ছিদ্রযুক্ত ডিস্ক ফ্লোকুলেটর ৩১।অন্যরা হাইড্রোফ্লোকুলেটর (ব্রিজম্যান, জেফারসন5; ভাদাসারুক্কাই, গ্যাগনন37) মূল্যায়ন করতে CFD ব্যবহার করেছেন।Ghawi21 রিপোর্ট করেছে যে যান্ত্রিক ফ্লোকুলেটরগুলির নিয়মিত রক্ষণাবেক্ষণ প্রয়োজন কারণ তারা প্রায়শই ভেঙে যায় এবং প্রচুর বিদ্যুতের প্রয়োজন হয়।
একটি প্যাডেল ফ্লোকুলেটরের কর্মক্ষমতা জলাধারের হাইড্রোডাইনামিকসের উপর অত্যন্ত নির্ভরশীল।এই ধরনের ফ্লোকুলেটরগুলিতে প্রবাহ বেগের ক্ষেত্রগুলির পরিমাণগত বোঝার অভাব সাহিত্যে স্পষ্টভাবে উল্লেখ করা হয়েছে (Howe, Hand38; Hendricks39)।পুরো জলের ভর ফ্লোকুলেটর ইমপেলারের চলাচলের সাপেক্ষে, তাই স্লিপেজ প্রত্যাশিত।সাধারণত, স্লিপ ফ্যাক্টর k দ্বারা তরলের বেগ ব্লেডের বেগের চেয়ে কম হয়, যা প্যাডেল চাকার বেগের সাথে জলের শরীরের বেগের অনুপাত হিসাবে সংজ্ঞায়িত করা হয়।Bhole40 রিপোর্ট করেছে যে একটি ফ্লোকুলেটর ডিজাইন করার সময় তিনটি অজানা বিষয় বিবেচনা করতে হবে, যেমন বেগ গ্রেডিয়েন্ট, ড্র্যাগ সহগ এবং ব্লেডের সাপেক্ষে জলের আপেক্ষিক বেগ।
ক্যাম্প 41 রিপোর্ট করে যে উচ্চ গতির মেশিনগুলি বিবেচনা করার সময়, গতি রটার গতির প্রায় 24% এবং কম গতির মেশিনগুলির জন্য 32% এর মতো বেশি।সেপ্টার অনুপস্থিতিতে, ড্রস্টে এবং জের42 0.25 এর ak মান ব্যবহার করেছে, যখন সেপ্টার ক্ষেত্রে, k 0 থেকে 0.15 পর্যন্ত।তবে, Hand38 পরামর্শ দেয় যে k 0.2 থেকে 0.3 এর মধ্যে।Hendrix39 একটি অভিজ্ঞতামূলক সূত্র ব্যবহার করে স্লিপ ফ্যাক্টরকে ঘূর্ণন গতির সাথে সম্পর্কিত করেছে এবং এই সিদ্ধান্তে পৌঁছেছে যে স্লিপ ফ্যাক্টরটি ক্যাম্প41 দ্বারা প্রতিষ্ঠিত সীমার মধ্যেও ছিল।Bratby43 রিপোর্ট করেছে যে 1.8 থেকে 5.4 rpm পর্যন্ত ইম্পেলার গতির জন্য k হল প্রায় 0.2 এবং 0.9 থেকে 3 rpm পর্যন্ত ইম্পেলার গতির জন্য 0.35 পর্যন্ত বৃদ্ধি পায়।অন্যান্য গবেষকরা 1.0 থেকে 1.8 পর্যন্ত বিস্তৃত ড্র্যাগ সহগ (Cd) মান এবং 0.25 থেকে 0.40 (Feir এবং Geyer44; Hyde এবং Ludwig45; Harris, Kaufman46; van Duuren and Marbis47; এবং Bray48) পর্যন্ত স্লিপ সহগ k মানগুলির একটি বিস্তৃত পরিসরের রিপোর্ট করেছেন। )ক্যাম্প41-এর কাজ থেকে k-এর সংজ্ঞা এবং পরিমাপ করার ক্ষেত্রে সাহিত্যে উল্লেখযোগ্য অগ্রগতি দেখা যায় না।
ফ্লোকুলেশন প্রক্রিয়াটি সংঘর্ষের সুবিধার্থে টার্বুলেন্সের উপর ভিত্তি করে, যেখানে বেগ গ্রেডিয়েন্ট (G) অশান্তি/ফ্লোকুলেশন পরিমাপ করতে ব্যবহৃত হয়।মিশ্রন হল জলে রাসায়নিকগুলি দ্রুত এবং সমানভাবে ছড়িয়ে দেওয়ার প্রক্রিয়া।মিশ্রণের মাত্রা বেগ গ্রেডিয়েন্ট দ্বারা পরিমাপ করা হয়:
যেখানে G = বেগ গ্রেডিয়েন্ট (sec-1), P = পাওয়ার ইনপুট (W), V = জলের আয়তন (m3), μ = গতিশীল সান্দ্রতা (Pa s)।
জি মান যত বেশি, তত বেশি মিশ্র।পুঙ্খানুপুঙ্খ মিশ্রণ অভিন্ন জমাট নিশ্চিত করতে অপরিহার্য.সাহিত্য নির্দেশ করে যে ডিজাইনের সবচেয়ে গুরুত্বপূর্ণ পরামিতি হল মিশ্রিত সময় (t) এবং বেগ গ্রেডিয়েন্ট (G)।ফ্লোকুলেশন প্রক্রিয়াটি সংঘর্ষের সুবিধার্থে টার্বুলেন্সের উপর ভিত্তি করে, যেখানে বেগ গ্রেডিয়েন্ট (G) অশান্তি/ফ্লোকুলেশন পরিমাপ করতে ব্যবহৃত হয়।G-এর জন্য সাধারণ ডিজাইনের মান হল 20 থেকে 70 s–1, t হল 15 থেকে 30 মিনিট, এবং Gt (মাত্রাবিহীন) হল 104 থেকে 105। ফাস্ট মিক্স ট্যাঙ্কগুলি 700 থেকে 1000 এর G মানগুলির সাথে সময় থাকার সাথে সেরা কাজ করে প্রায় 2 মিনিট।
যেখানে P হল প্রতিটি ফ্লোকুলেটর ব্লেড দ্বারা তরলে দেওয়া শক্তি, N হল ঘূর্ণন গতি, b হল ফলকের দৈর্ঘ্য, ρ হল জলের ঘনত্ব, r হল ব্যাসার্ধ এবং k হল স্লিপ সহগ৷এই সমীকরণটি প্রতিটি ব্লেডে পৃথকভাবে প্রয়োগ করা হয় এবং ফলাফলগুলিকে ফ্লোকুলেটরের মোট পাওয়ার ইনপুট দেওয়ার জন্য যোগ করা হয়।এই সমীকরণের একটি যত্নশীল অধ্যয়ন একটি প্যাডেল ফ্লোকুলেটরের ডিজাইন প্রক্রিয়ায় স্লিপ ফ্যাক্টর k এর গুরুত্ব দেখায়।সাহিত্যে k-এর সঠিক মান উল্লেখ করা হয় না, বরং পূর্বে উল্লেখিত পরিসরের সুপারিশ করা হয়।যাইহোক, শক্তি P এবং স্লিপ সহগ k এর মধ্যে সম্পর্ক ঘন।এইভাবে, শর্ত থাকে যে সমস্ত পরামিতি একই, উদাহরণস্বরূপ, k 0.25 থেকে 0.3 পরিবর্তন করা হলে প্রতি ব্লেডে তরল প্রেরিত শক্তি প্রায় 20% হ্রাস পাবে এবং k 0.25 থেকে 0.18-এ কমিয়ে তার বৃদ্ধি পাবে।প্রতি ভ্যানে প্রায় 27-30% শক্তি তরলকে দেওয়া হয়।শেষ পর্যন্ত, টেকসই প্যাডেল ফ্লোকুলেটর ডিজাইনের উপর k-এর প্রভাব প্রযুক্তিগত পরিমাণের মাধ্যমে তদন্ত করা দরকার।
স্লিপেজের সঠিক পরীক্ষামূলক পরিমাপের জন্য ফ্লো ভিজ্যুয়ালাইজেশন এবং সিমুলেশন প্রয়োজন।অতএব, বিভিন্ন ব্লেড অবস্থানের প্রভাব মূল্যায়ন করার জন্য খাদ থেকে বিভিন্ন রেডিয়াল দূরত্বে এবং জলের পৃষ্ঠ থেকে বিভিন্ন গভীরতায় একটি নির্দিষ্ট ঘূর্ণন গতিতে জলে ব্লেডের স্পর্শক গতি বর্ণনা করা গুরুত্বপূর্ণ।
এই গবেষণায়, একটি পরীক্ষাগার স্কেল প্যাডেল ফ্লোকুলেটরে অশান্ত প্রবাহ বেগ ক্ষেত্রের পরীক্ষামূলক এবং সংখ্যাগত তদন্তের মাধ্যমে ফ্লোকুলেশনের হাইড্রোডাইনামিকস মূল্যায়ন করা হয়।PIV পরিমাপগুলি ফ্লোকুলেটরে রেকর্ড করা হয়, পাতার চারপাশে জলের কণার বেগ দেখায় সময়-গড় বেগের কনট্যুর তৈরি করে।উপরন্তু, ANSYS-Fluent CFD ফ্লোকুলেটরের ভিতরে ঘূর্ণায়মান প্রবাহকে অনুকরণ করতে এবং সময়-গড় বেগের কনট্যুর তৈরি করতে ব্যবহৃত হয়েছিল।ফলস্বরূপ সিএফডি মডেলটি পিআইভি এবং সিএফডি ফলাফলের মধ্যে চিঠিপত্রের মূল্যায়ন করে নিশ্চিত করা হয়েছিল।এই কাজের ফোকাস হল স্লিপ সহগ কে পরিমাপ করা, যা একটি প্যাডেল ফ্লোকুলেটরের একটি মাত্রাবিহীন ডিজাইন প্যারামিটার।এখানে উপস্থাপিত কাজটি 3 rpm এবং 4 rpm এর কম গতিতে স্লিপ সহগ k পরিমাপ করার জন্য একটি নতুন ভিত্তি প্রদান করে।ফলাফলের প্রভাবগুলি সরাসরি ফ্লোকুলেশন ট্যাঙ্কের হাইড্রোডাইনামিকস সম্পর্কে আরও ভাল বোঝার জন্য অবদান রাখে।
ল্যাবরেটরি ফ্লোকুলেটর একটি খোলা শীর্ষ আয়তক্ষেত্রাকার বাক্স নিয়ে গঠিত যার সামগ্রিক উচ্চতা 147 সেমি, উচ্চতা 39 সেমি, সামগ্রিক প্রস্থ 118 সেমি এবং সামগ্রিক দৈর্ঘ্য 138 সেমি (চিত্র 1)।ক্যাম্প 49 দ্বারা তৈরি প্রধান নকশার মানদণ্ডগুলি একটি পরীক্ষাগার স্কেল প্যাডেল ফ্লোকুলেটর ডিজাইন করতে এবং মাত্রিক বিশ্লেষণের নীতিগুলি প্রয়োগ করতে ব্যবহৃত হয়েছিল।পরীক্ষামূলক সুবিধাটি লেবানিজ আমেরিকান ইউনিভার্সিটির (বাইবলস, লেবানন) পরিবেশগত প্রকৌশল পরীক্ষাগারে নির্মিত হয়েছিল।
অনুভূমিক অক্ষটি নীচে থেকে 60 সেমি উচ্চতায় অবস্থিত এবং দুটি প্যাডেল চাকাকে মিটমাট করে।প্রতিটি প্যাডেল হুইলে মোট 12টি প্যাডেলের জন্য প্রতিটি প্যাডেলে 3টি প্যাডেল সহ 4টি প্যাডেল থাকে।ফ্লোকুলেশনের জন্য 2 থেকে 6 rpm এর কম গতিতে মৃদু আন্দোলনের প্রয়োজন।ফ্লোকুলেটরগুলিতে সবচেয়ে সাধারণ মিশ্রণের গতি হল 3 আরপিএম এবং 4 আরপিএম।ল্যাবরেটরি স্কেল ফ্লোকুলেটর ফ্লো একটি পানীয় জল শোধনাগারের ফ্লোকুলেশন ট্যাঙ্কের বগিতে প্রবাহকে উপস্থাপন করার জন্য ডিজাইন করা হয়েছে।প্রচলিত সমীকরণ 42 ব্যবহার করে শক্তি গণনা করা হয়।উভয় ঘূর্ণন গতির জন্য, গতির গ্রেডিয়েন্ট \(\stackrel{\mathrm{-}}{\text{G}}\) 10 এর চেয়ে বেশি \({\text{sec}}^{-{1}}\) , রেনল্ডস সংখ্যা অশান্ত প্রবাহ নির্দেশ করে (সারণী 1)।
PIV তরল বেগ ভেক্টরের সঠিক এবং পরিমাণগত পরিমাপ একযোগে খুব বড় সংখ্যক পয়েন্ট 50 এ অর্জন করতে ব্যবহৃত হয়।পরীক্ষামূলক সেটআপে একটি ল্যাব-স্কেল প্যাডেল ফ্লোকুলেটর, একটি LaVision PIV সিস্টেম (2017), এবং একটি Arduino বহিরাগত লেজার সেন্সর ট্রিগার অন্তর্ভুক্ত ছিল।সময়-গড় বেগ প্রোফাইল তৈরি করতে, পিআইভি চিত্রগুলি একই অবস্থানে ক্রমানুসারে রেকর্ড করা হয়েছিল।পিআইভি সিস্টেমটি এমনভাবে ক্যালিব্রেট করা হয় যে লক্ষ্য এলাকাটি একটি নির্দিষ্ট প্যাডেল আর্মের তিনটি ব্লেডের প্রতিটির দৈর্ঘ্যের মধ্যবিন্দুতে থাকে।বাহ্যিক ট্রিগার ফ্লোকুলেটর প্রস্থের একপাশে অবস্থিত একটি লেজার এবং অন্য পাশে একটি সেন্সর রিসিভার নিয়ে গঠিত।প্রতিবার ফ্লোকুলেটর আর্ম লেজারের পথ অবরুদ্ধ করে, PIV সিস্টেমে একটি সংকেত পাঠানো হয় যাতে PIV লেজারের সাথে একটি চিত্র ক্যাপচার করা হয় এবং একটি প্রোগ্রামেবল টাইমিং ইউনিটের সাথে সিঙ্ক্রোনাইজ করা ক্যামেরা।ডুমুর উপর.2 পিআইভি সিস্টেমের ইনস্টলেশন এবং ইমেজ অধিগ্রহণ প্রক্রিয়া দেখায়।
ফ্লোকুলেটরটি 5-10 মিনিটের জন্য প্রবাহকে স্বাভাবিক করার জন্য এবং একই প্রতিসরাঙ্ক সূচক ক্ষেত্রকে বিবেচনায় নেওয়ার পরে পিআইভির রেকর্ডিং শুরু করা হয়েছিল।ক্রমাঙ্কন ফ্লোকুলেটরে নিমজ্জিত একটি ক্রমাঙ্কন প্লেট ব্যবহার করে এবং আগ্রহের ফলকের দৈর্ঘ্যের মধ্যবিন্দুতে স্থাপন করে অর্জন করা হয়।ক্রমাঙ্কন প্লেটের উপরে সরাসরি একটি ফ্ল্যাট লাইট শীট তৈরি করতে PIV লেজারের অবস্থান সামঞ্জস্য করুন।প্রতিটি ব্লেডের প্রতিটি ঘূর্ণন গতির জন্য পরিমাপ করা মানগুলি রেকর্ড করুন এবং পরীক্ষার জন্য নির্বাচিত ঘূর্ণন গতি হল 3 rpm এবং 4 rpm৷
সমস্ত পিআইভি রেকর্ডিংয়ের জন্য, দুটি লেজার পালসের মধ্যে সময়ের ব্যবধান 6900 থেকে 7700 µs রেঞ্জে সেট করা হয়েছিল, যা 5 পিক্সেলের সর্বনিম্ন কণা স্থানচ্যুতিকে অনুমতি দেয়।সঠিক সময়-গড় পরিমাপ পাওয়ার জন্য প্রয়োজনীয় চিত্রের সংখ্যার উপর পাইলট পরীক্ষা করা হয়েছিল।ভেক্টর পরিসংখ্যানগুলি 40, 50, 60, 80, 100, 120, 160, 200, 240 এবং 280 টি চিত্র ধারণকারী নমুনার জন্য তুলনা করা হয়েছিল।240 টি চিত্রের একটি নমুনা আকার স্থিতিশীল সময়-গড় ফলাফল দিতে পাওয়া গেছে যে প্রতিটি ছবিতে দুটি ফ্রেম রয়েছে।
যেহেতু ফ্লোকুলেটরের প্রবাহ অশান্ত, তাই ছোট অশান্ত কাঠামো সমাধানের জন্য একটি ছোট জিজ্ঞাসাবাদের জানালা এবং প্রচুর সংখ্যক কণার প্রয়োজন হয়।সঠিকতা নিশ্চিত করার জন্য একটি ক্রস-সম্পর্ক অ্যালগরিদমের সাথে আকার হ্রাসের বেশ কয়েকটি পুনরাবৃত্তি প্রয়োগ করা হয়।50% ওভারল্যাপ এবং একটি অভিযোজন প্রক্রিয়া সহ 48×48 পিক্সেলের একটি প্রাথমিক পোলিং উইন্ডো আকারের পরে 100% ওভারল্যাপ এবং দুটি অভিযোজন প্রক্রিয়া সহ 32×32 পিক্সেলের একটি চূড়ান্ত পোলিং উইন্ডো আকার অনুসরণ করা হয়েছিল।এছাড়াও, কাচের ফাঁকা গোলকগুলি প্রবাহে বীজ কণা হিসাবে ব্যবহৃত হয়েছিল, যা প্রতি ভোটদানের উইন্ডোতে কমপক্ষে 10টি কণার অনুমতি দেয়।PIV রেকর্ডিং একটি প্রোগ্রামেবল টাইমিং ইউনিট (PTU) এর একটি ট্রিগার উত্স দ্বারা ট্রিগার করা হয়, যা লেজার উত্স এবং ক্যামেরা পরিচালনা এবং সিঙ্ক্রোনাইজ করার জন্য দায়ী।
বাণিজ্যিক CFD প্যাকেজ ANSYS Fluent v 19.1 3D মডেল তৈরি করতে এবং মৌলিক প্রবাহ সমীকরণগুলি সমাধান করতে ব্যবহৃত হয়েছিল।
ANSYS-ফ্লুয়েন্ট ব্যবহার করে, একটি পরীক্ষাগার-স্কেল প্যাডেল ফ্লোকুলেটরের একটি 3D মডেল তৈরি করা হয়েছিল।মডেলটি একটি আয়তক্ষেত্রাকার বাক্সের আকারে তৈরি করা হয়েছে, যা ল্যাবরেটরি মডেলের মতো একটি অনুভূমিক অক্ষের উপর বসানো দুটি প্যাডেল চাকা নিয়ে গঠিত।ফ্রিবোর্ড ছাড়া মডেলটি 108 সেমি উচ্চ, 118 সেমি চওড়া এবং 138 সেমি লম্বা।মিক্সারের চারপাশে একটি অনুভূমিক নলাকার সমতল যোগ করা হয়েছে।নলাকার সমতল প্রজন্মের ইনস্টলেশন পর্বের সময় সম্পূর্ণ মিক্সারের ঘূর্ণন বাস্তবায়ন করা উচিত এবং ফ্লোকুলেটরের ভিতরে ঘূর্ণায়মান প্রবাহ ক্ষেত্রটি অনুকরণ করা উচিত, যেমন চিত্র 3a এ দেখানো হয়েছে।
3D ANSYS-ফ্লুয়েন্ট এবং মডেল জ্যামিতি ডায়াগ্রাম, ANSYS-ফ্লুয়েন্ট ফ্লোকুলেটর বডি মেশ অফ ইন্টারেস্ট, অ্যাএনএসওয়াইএস-ফ্লুয়েন্ট ডায়াগ্রাম
মডেল জ্যামিতি দুটি অঞ্চল নিয়ে গঠিত, যার প্রতিটি একটি তরল।এটি লজিক্যাল বিয়োগ ফাংশন ব্যবহার করে অর্জন করা হয়।প্রথমে তরলকে উপস্থাপন করতে বক্স থেকে সিলিন্ডার (মিক্সার সহ) বিয়োগ করুন।তারপরে সিলিন্ডার থেকে মিক্সারটি বিয়োগ করুন, যার ফলে দুটি বস্তু আসবে: মিক্সার এবং তরল।অবশেষে, দুটি ক্ষেত্রের মধ্যে একটি স্লাইডিং ইন্টারফেস প্রয়োগ করা হয়েছিল: একটি সিলিন্ডার-সিলিন্ডার ইন্টারফেস এবং একটি সিলিন্ডার-মিক্সার ইন্টারফেস (চিত্র 3a)।
সংখ্যাসূচক সিমুলেশন চালানোর জন্য ব্যবহার করা হবে এমন টার্বুলেন্স মডেলের প্রয়োজনীয়তা পূরণের জন্য নির্মিত মডেলগুলির মেশিং সম্পন্ন করা হয়েছে।কঠিন পৃষ্ঠের কাছাকাছি প্রসারিত স্তর সহ একটি অসংগঠিত জাল ব্যবহার করা হয়েছিল।জটিল প্রবাহের ধরণগুলি ক্যাপচার করা নিশ্চিত করতে 1.2 বৃদ্ধির হার সহ সমস্ত দেয়ালের জন্য সম্প্রসারণ স্তর তৈরি করুন, এটি নিশ্চিত করার জন্য প্রথম স্তরের পুরুত্ব \(7\mathrm{ x }{10}^{-4}\) m। ( {\text {y))^{+}\le 1.0\)।টেট্রাহেড্রন ফিটিং পদ্ধতি ব্যবহার করে শরীরের আকার সামঞ্জস্য করা হয়।2.5 × \({10}^{-3}\) m একটি উপাদানের আকার সহ দুটি ইন্টারফেসের একটি সামনের সাইড তৈরি করা হয়েছে এবং একটি মিক্সার সামনের আকার 9 × \({10}^{-3}\ ) m প্রয়োগ করা হয়।প্রাথমিক উৎপন্ন জাল 2144409 উপাদান নিয়ে গঠিত (চিত্র 3b)।
একটি দুই-প্যারামিটার k–ε টার্বুলেন্স মডেল প্রাথমিক বেস মডেল হিসাবে বেছে নেওয়া হয়েছিল।ফ্লোকুলেটরের অভ্যন্তরে ঘূর্ণায়মান প্রবাহকে সঠিকভাবে অনুকরণ করতে, একটি আরও গণনামূলকভাবে ব্যয়বহুল মডেল বেছে নেওয়া হয়েছিল।ফ্লোকুলেটরের অভ্যন্তরে অশান্ত ঘূর্ণায়মান প্রবাহ দুটি CFD মডেল ব্যবহার করে সংখ্যাগতভাবে তদন্ত করা হয়েছিল: SST k–ω51 এবং IDDES52।মডেলগুলিকে যাচাই করার জন্য উভয় মডেলের ফলাফল পরীক্ষামূলক PIV ফলাফলের সাথে তুলনা করা হয়েছিল।প্রথমত, SST k-ω টার্বুলেন্স মডেল হল ফ্লুইড ডাইনামিকস অ্যাপ্লিকেশনের জন্য একটি দ্বি-সমীকরণ অশান্ত সান্দ্রতা মডেল।এটি উইলকক্স k-ω এবং k-ε মডেলের সমন্বয়ে একটি হাইব্রিড মডেল।মিক্সিং ফাংশন দেয়ালের কাছাকাছি উইলকক্স মডেল এবং আসন্ন প্রবাহে k-ε মডেলকে সক্রিয় করে।এটি নিশ্চিত করে যে সঠিক মডেলটি প্রবাহ ক্ষেত্র জুড়ে ব্যবহৃত হয়।এটি প্রতিকূল চাপ গ্রেডিয়েন্টের কারণে প্রবাহ বিচ্ছেদের সঠিকভাবে পূর্বাভাস দেয়।দ্বিতীয়ত, অ্যাডভান্সড ডিফার্ড এডি সিমুলেশন (IDDES) পদ্ধতি, SST k-ω RANS (Reynolds-Averaged Navier-Stokes) মডেলের সাথে Individual Eddy Simulation (DES) মডেলে ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়, নির্বাচন করা হয়েছিল।IDDES হল একটি হাইব্রিড RANS-LES (বড় এডি সিমুলেশন) মডেল যা আরও নমনীয় এবং ব্যবহারকারী-বান্ধব রেজোলিউশন স্কেলিং (SRS) সিমুলেশন মডেল প্রদান করে।এটি LES মডেলের উপর ভিত্তি করে বড় এডিগুলি সমাধান করতে এবং SST k-ω তে প্রত্যাবর্তন করে ছোট আকারের এডিগুলিকে অনুকরণ করতে।SST k–ω এবং IDDES সিমুলেশনের ফলাফলের পরিসংখ্যানগত বিশ্লেষণগুলি মডেলটিকে বৈধ করার জন্য PIV ফলাফলের সাথে তুলনা করা হয়েছিল।
একটি দুই-প্যারামিটার k–ε টার্বুলেন্স মডেল প্রাথমিক বেস মডেল হিসাবে বেছে নেওয়া হয়েছিল।ফ্লোকুলেটরের অভ্যন্তরে ঘূর্ণায়মান প্রবাহকে সঠিকভাবে অনুকরণ করতে, একটি আরও গণনামূলকভাবে ব্যয়বহুল মডেল বেছে নেওয়া হয়েছিল।ফ্লোকুলেটরের অভ্যন্তরে অশান্ত ঘূর্ণায়মান প্রবাহ দুটি CFD মডেল ব্যবহার করে সংখ্যাগতভাবে তদন্ত করা হয়েছিল: SST k–ω51 এবং IDDES52।মডেলগুলিকে যাচাই করার জন্য উভয় মডেলের ফলাফল পরীক্ষামূলক PIV ফলাফলের সাথে তুলনা করা হয়েছিল।প্রথমত, SST k-ω টার্বুলেন্স মডেল হল ফ্লুইড ডাইনামিকস অ্যাপ্লিকেশনের জন্য একটি দ্বি-সমীকরণ অশান্ত সান্দ্রতা মডেল।এটি উইলকক্স k-ω এবং k-ε মডেলের সমন্বয়ে একটি হাইব্রিড মডেল।মিক্সিং ফাংশন দেয়ালের কাছাকাছি উইলকক্স মডেল এবং আসন্ন প্রবাহে k-ε মডেলকে সক্রিয় করে।এটি নিশ্চিত করে যে সঠিক মডেলটি প্রবাহ ক্ষেত্র জুড়ে ব্যবহৃত হয়।এটি প্রতিকূল চাপ গ্রেডিয়েন্টের কারণে প্রবাহ বিচ্ছেদের সঠিকভাবে পূর্বাভাস দেয়।দ্বিতীয়ত, অ্যাডভান্সড ডিফার্ড এডি সিমুলেশন (IDDES) পদ্ধতি, SST k-ω RANS (Reynolds-Averaged Navier-Stokes) মডেলের সাথে Individual Eddy Simulation (DES) মডেলে ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়, নির্বাচন করা হয়েছিল।IDDES হল একটি হাইব্রিড RANS-LES (বড় এডি সিমুলেশন) মডেল যা আরও নমনীয় এবং ব্যবহারকারী-বান্ধব রেজোলিউশন স্কেলিং (SRS) সিমুলেশন মডেল প্রদান করে।এটি LES মডেলের উপর ভিত্তি করে বড় এডিগুলি সমাধান করতে এবং SST k-ω তে প্রত্যাবর্তন করে ছোট আকারের এডিগুলিকে অনুকরণ করতে।SST k–ω এবং IDDES সিমুলেশনের ফলাফলের পরিসংখ্যানগত বিশ্লেষণগুলি মডেলটিকে বৈধ করার জন্য PIV ফলাফলের সাথে তুলনা করা হয়েছিল।
একটি চাপ-ভিত্তিক ক্ষণস্থায়ী সমাধানকারী ব্যবহার করুন এবং Y দিকে অভিকর্ষ ব্যবহার করুন।ঘূর্ণন মিক্সারে একটি জাল গতি বরাদ্দ করে অর্জন করা হয়, যেখানে ঘূর্ণন অক্ষের উৎপত্তি অনুভূমিক অক্ষের কেন্দ্রে এবং ঘূর্ণন অক্ষের দিকটি Z দিকে থাকে।উভয় মডেলের জ্যামিতি ইন্টারফেসের জন্য একটি জাল ইন্টারফেস তৈরি করা হয়েছে, যার ফলে দুটি বাউন্ডিং বক্স প্রান্ত রয়েছে।পরীক্ষামূলক কৌশলের মতো, ঘূর্ণন গতি 3 এবং 4 আবর্তনের সাথে মিলে যায়।
মিক্সার এবং ফ্লোকুলেটরের দেয়ালের সীমানা শর্ত প্রাচীর দ্বারা সেট করা হয়েছিল, এবং ফ্লোকুলেটরের উপরের খোলাটি শূন্য গেজ চাপ (চিত্র 3c) দিয়ে আউটলেট দ্বারা সেট করা হয়েছিল।সাধারণ চাপ-বেগ যোগাযোগ স্কিম, ন্যূনতম বর্গক্ষেত্রের উপাদানগুলির উপর ভিত্তি করে সমস্ত পরামিতি সহ দ্বিতীয়-ক্রম ফাংশনের গ্রেডিয়েন্ট স্পেসের বিচক্ষণতা।সমস্ত ফ্লো ভেরিয়েবলের অভিসারের মানদণ্ড হল স্কেল করা অবশিষ্ট 1 x \({10}^{-3}\)।প্রতি ধাপে পুনরাবৃত্তির সর্বোচ্চ সংখ্যা 20, এবং সময় ধাপের আকার 0.5° এর ঘূর্ণনের সাথে মিলে যায়।সমাধানটি SST k–ω মডেলের জন্য 8 তম পুনরাবৃত্তিতে এবং IDDES ব্যবহার করে 12 তম পুনরাবৃত্তিতে একত্রিত হয়।উপরন্তু, সময় ধাপের সংখ্যা গণনা করা হয়েছিল যাতে মিক্সারটি কমপক্ষে 12টি বিপ্লব তৈরি করে।3টি ঘূর্ণনের পরে সময়ের পরিসংখ্যানের জন্য ডেটা স্যাম্পলিং প্রয়োগ করুন, যা পরীক্ষামূলক পদ্ধতির মতো প্রবাহকে স্বাভাবিক করার অনুমতি দেয়।প্রতিটি বিপ্লবের জন্য স্পিড লুপের আউটপুট তুলনা করা শেষ চারটি বিপ্লবের জন্য ঠিক একই ফলাফল দেয়, যা নির্দেশ করে যে একটি স্থিতিশীল অবস্থায় পৌঁছেছে।অতিরিক্ত রেভগুলি মাঝারি গতির কনট্যুরগুলিকে উন্নত করেনি।
সময়ের ধাপটি ঘূর্ণন গতি, 3 আরপিএম বা 4 আরপিএমের সাথে সম্পর্কিত।0.5° দ্বারা মিক্সার ঘোরানোর জন্য প্রয়োজনীয় সময়ের জন্য সময় ধাপটি পরিমার্জিত হয়।এটি পর্যাপ্ত হতে দেখা যাচ্ছে, যেহেতু সমাধানটি সহজে একত্রিত হয়, যেমনটি পূর্ববর্তী বিভাগে বর্ণিত হয়েছে।এইভাবে, 3 rpm, 0.0208 \(\stackrel{ \mathrm{-}) এর জন্য 0.02 \(\stackrel{\mathrm{-}}{7}\) একটি পরিবর্তিত সময় ধাপ ব্যবহার করে উভয় টার্বুলেন্স মডেলের জন্য সমস্ত সংখ্যাসূচক গণনা করা হয়েছিল। {3}\) 4 আরপিএম।একটি প্রদত্ত পরিশোধন সময় ধাপের জন্য, একটি ঘরের Courant সংখ্যা সর্বদা 1.0 এর কম হয়।
মডেল-জাল নির্ভরতা অন্বেষণ করতে, ফলাফলগুলি প্রথমে আসল 2.14M জাল এবং তারপর পরিমার্জিত 2.88M জাল ব্যবহার করে প্রাপ্ত হয়েছিল৷মিক্সার বডির কোষের আকার 9 × \({10}^{-3}\) m থেকে 7 × \({10}^{-3}\) মি এ কমিয়ে গ্রিড পরিশোধন করা হয়।দুটি মডেলের টার্বুলেন্সের আসল এবং পরিমার্জিত মেশের জন্য, ব্লেডের চারপাশে বিভিন্ন জায়গায় বেগ মডিউলগুলির গড় মান তুলনা করা হয়েছিল।ফলাফলের মধ্যে শতাংশের পার্থক্য হল SST k–ω মডেলের জন্য 1.73% এবং IDDES মডেলের জন্য 3.51%৷IDDES একটি উচ্চ শতাংশ পার্থক্য দেখায় কারণ এটি একটি হাইব্রিড RANS-LES মডেল।এই পার্থক্যগুলিকে নগণ্য বলে মনে করা হয়েছিল, তাই সিমুলেশনটি 2.14 মিলিয়ন উপাদান এবং 0.5° এর একটি ঘূর্ণন সময় ধাপ সহ আসল জাল ব্যবহার করে সঞ্চালিত হয়েছিল।
পরীক্ষামূলক ফলাফলের পুনরুত্পাদনযোগ্যতা ছয়টি পরীক্ষার প্রতিটি দ্বিতীয়বার করে এবং ফলাফলের তুলনা করে পরীক্ষা করা হয়েছিল।দুটি সিরিজ পরীক্ষায় ব্লেডের কেন্দ্রে গতির মান তুলনা করুন।দুটি পরীক্ষামূলক গোষ্ঠীর মধ্যে গড় শতাংশ পার্থক্য ছিল 3.1%।প্রতিটি পরীক্ষার জন্য পিআইভি সিস্টেমটিও স্বাধীনভাবে পুনঃনির্মাণ করা হয়েছিল।একই অবস্থানে PIV গতির সাথে প্রতিটি ব্লেডের কেন্দ্রে বিশ্লেষণাত্মক গণনা করা গতির তুলনা করুন।এই তুলনাটি ব্লেড 1-এর জন্য সর্বোচ্চ 6.5% শতাংশের ত্রুটির সাথে পার্থক্য দেখায়।
স্লিপ ফ্যাক্টর পরিমাপ করার আগে, একটি প্যাডেল ফ্লোকুলেটরে স্লিপের ধারণাটি বৈজ্ঞানিকভাবে বোঝা প্রয়োজন, যার জন্য ফ্লোকুলেটরের প্যাডেলের চারপাশে প্রবাহের কাঠামো অধ্যয়ন করা প্রয়োজন।ধারণাগতভাবে, পানির সাপেক্ষে ব্লেডের গতি বিবেচনা করার জন্য প্যাডেল ফ্লোকুলেটরগুলির নকশায় স্লিপ সহগ তৈরি করা হয়।সাহিত্যে সুপারিশ করা হয়েছে যে এই গতি ব্লেডের গতির 75%, তাই বেশিরভাগ ডিজাইন সাধারণত এই সমন্বয়ের জন্য 0.25 এর ak ব্যবহার করে।এর জন্য প্রবাহ বেগ ক্ষেত্রটি সম্পূর্ণরূপে বুঝতে এবং এই স্লিপটি অধ্যয়ন করার জন্য PIV পরীক্ষাগুলি থেকে প্রাপ্ত বেগ স্ট্রীমলাইনগুলির ব্যবহার প্রয়োজন।ব্লেড 1 হল শ্যাফটের সবচেয়ে কাছের সবচেয়ে ভিতরের ব্লেড, ব্লেড 3 হল বাইরেরতম ব্লেড এবং ব্লেড 2 হল মধ্যম ফলক৷
ব্লেড 1-এর বেগ স্ট্রীমলাইনগুলি ফলকের চারপাশে সরাসরি ঘূর্ণায়মান প্রবাহ দেখায়।এই প্রবাহের ধরণগুলি ব্লেডের ডান দিকের একটি বিন্দু থেকে, রটার এবং ব্লেডের মধ্যে নির্গত হয়।চিত্র 4a-এ লাল বিন্দুযুক্ত বাক্স দ্বারা নির্দেশিত এলাকাটির দিকে তাকালে, ব্লেডের উপরে এবং চারপাশে পুনঃসঞ্চালন প্রবাহের আরেকটি দিক সনাক্ত করা আকর্ষণীয়।ফ্লো ভিজ্যুয়ালাইজেশন রিসার্কুলেশন জোনে সামান্য প্রবাহ দেখায়।এই প্রবাহটি ব্লেডের প্রান্ত থেকে প্রায় 6 সেন্টিমিটার উচ্চতায় ব্লেডের ডান দিক থেকে আসে, সম্ভবত ব্লেডের আগে থাকা হাতের প্রথম ব্লেডের প্রভাবের কারণে, যা ছবিতে দৃশ্যমান।4 rpm এ ফ্লো ভিজ্যুয়ালাইজেশন একই আচরণ এবং গঠন দেখায়, দৃশ্যত উচ্চ গতির সাথে।
বেগ ক্ষেত্র এবং 3 rpm এবং 4 rpm এর দুটি ঘূর্ণন গতিতে তিনটি ব্লেডের বর্তমান গ্রাফ।3 rpm-এ তিনটি ব্লেডের সর্বোচ্চ গড় গতি যথাক্রমে 0.15 m/s, 0.20 m/s এবং 0.16 m/s এবং 4 rpm-এ সর্বোচ্চ গড় গতি হল 0.15 m/s, 0.22 m/s এবং 0.22 m/ s, যথাক্রমে।তিনটি শীটে।
ভেন 1 এবং 2 এর মধ্যে হেলিকাল প্রবাহের আরেকটি রূপ পাওয়া গেছে। ভেক্টর ক্ষেত্রটি স্পষ্টভাবে দেখায় যে ভেন 2 এর নিচ থেকে জলের প্রবাহ উপরের দিকে যাচ্ছে, যেমনটি ভেক্টরের দিক নির্দেশ করে।চিত্র 4b-এ ডটেড বাক্স দ্বারা দেখানো হয়েছে, এই ভেক্টরগুলি ব্লেডের পৃষ্ঠ থেকে উল্লম্বভাবে উপরের দিকে যায় না, তবে ডানদিকে ঘুরতে থাকে এবং ধীরে ধীরে নিচে নেমে আসে।ব্লেড 1 এর পৃষ্ঠে, নিম্নগামী ভেক্টরগুলিকে আলাদা করা হয়, যা উভয় ব্লেডের কাছে যায় এবং তাদের মধ্যে গঠিত পুনঃসঞ্চালন প্রবাহ থেকে তাদের ঘিরে থাকে।একই প্রবাহ কাঠামো 4 rpm এর উচ্চ গতির প্রশস্ততা সহ উভয় ঘূর্ণন গতিতে নির্ধারিত হয়েছিল।
ব্লেড 3 এর বেগ ক্ষেত্রটি পূর্ববর্তী ব্লেডের বেগ ভেক্টর থেকে ব্লেড 3-এর নীচের প্রবাহে যোগদান করে উল্লেখযোগ্য অবদান রাখে না। ব্লেড 3-এর নীচে প্রধান প্রবাহটি জলের সাথে উল্লম্ব বেগ ভেক্টরের বৃদ্ধির কারণে।
ব্লেড 3 এর পৃষ্ঠের উপর বেগ ভেক্টরগুলিকে তিনটি গ্রুপে ভাগ করা যেতে পারে, যেমনটি চিত্র 4c এ দেখানো হয়েছে।প্রথম সেটটি ব্লেডের ডান প্রান্তে।এই অবস্থানে প্রবাহের কাঠামোটি সোজা ডানদিকে এবং উপরে (অর্থাৎ ব্লেড 2 এর দিকে)।দ্বিতীয় গ্রুপটি ব্লেডের মাঝখানে।এই অবস্থানের জন্য বেগ ভেক্টর সোজা উপরে, কোন বিচ্যুতি ছাড়া এবং ঘূর্ণন ছাড়াই নির্দেশিত হয়।বেগের মান হ্রাস ব্লেডের শেষের উপরে উচ্চতা বৃদ্ধির সাথে নির্ধারিত হয়েছিল।তৃতীয় গোষ্ঠীর জন্য, ব্লেডগুলির বাম পরিধিতে অবস্থিত, প্রবাহটি অবিলম্বে বাম দিকে, অর্থাৎ ফ্লোকুলেটরের প্রাচীরের দিকে নির্দেশিত হয়।বেগ ভেক্টর দ্বারা উপস্থাপিত বেশিরভাগ প্রবাহ উপরে যায় এবং প্রবাহের একটি অংশ অনুভূমিকভাবে নিচে যায়।
দুটি টার্বুলেন্স মডেল, SST k–ω এবং IDDES, ব্লেড গড় দৈর্ঘ্য সমতলে 3 rpm এবং 4 rpm-এর জন্য সময়-গড় বেগ প্রোফাইল তৈরি করতে ব্যবহৃত হয়েছিল।চিত্র 5-এ দেখানো হয়েছে, চারটি ধারাবাহিক ঘূর্ণন দ্বারা সৃষ্ট বেগের কনট্যুরগুলির মধ্যে পরম মিল অর্জন করে স্থির অবস্থা অর্জন করা হয়।উপরন্তু, IDDES দ্বারা উত্পন্ন সময়-গড় বেগ কনট্যুরগুলি চিত্র 6a-তে দেখানো হয়েছে, যখন SST k – ω দ্বারা উত্পন্ন সময়-গড় বেগ প্রোফাইলগুলি চিত্র 6a-তে দেখানো হয়েছে৷6 খ.
IDDES এবং SST k–ω দ্বারা উত্পন্ন সময়-গড় বেগ লুপ ব্যবহার করে, IDDES-এ বেগের লুপগুলির একটি উচ্চ অনুপাত রয়েছে৷
চিত্র 7-এ দেখানো হিসাবে 3 rpm-এ IDDES-এর সাহায্যে তৈরি স্পিড প্রোফাইলটি সাবধানে পরীক্ষা করুন। মিক্সারটি ঘড়ির কাঁটার দিকে ঘোরে এবং দেখানো নোট অনুযায়ী প্রবাহ নিয়ে আলোচনা করা হয়েছে।
ডুমুর উপর.7 এটা দেখা যায় যে I চতুর্ভুজায় ব্লেড 3 এর পৃষ্ঠে প্রবাহের একটি পৃথকীকরণ রয়েছে, যেহেতু উপরের গর্তের উপস্থিতির কারণে প্রবাহটি সীমাবদ্ধ নয়।চতুর্ভুজ II-তে প্রবাহের কোন বিচ্ছেদ পরিলক্ষিত হয় না, যেহেতু প্রবাহটি ফ্লোকুলেটরের দেয়াল দ্বারা সম্পূর্ণ সীমাবদ্ধ।চতুর্ভুজ III-এ, জল আগের চতুর্ভুজগুলির তুলনায় অনেক কম বা কম গতিতে ঘোরে।চতুর্ভুজ I এবং II-এর জল মিক্সারের ক্রিয়া দ্বারা নীচের দিকে সরানো হয় (অর্থাৎ ঘোরানো বা ধাক্কা দেওয়া)।এবং চতুর্ভুজ III এ, আন্দোলনকারীর ব্লেড দ্বারা জল ধাক্কা দেওয়া হয়।এটা স্পষ্ট যে এই জায়গায় জল ভর সমীপবর্তী flocculator হাতা প্রতিরোধ করে.এই চতুর্ভুজ মধ্যে ঘূর্ণন প্রবাহ সম্পূর্ণরূপে পৃথক করা হয়.চতুর্ভুজ IV-এর জন্য, ভ্যান 3-এর উপরে বেশিরভাগ বায়ুপ্রবাহ ফ্লোকুলেটর প্রাচীরের দিকে পরিচালিত হয় এবং উপরের খোলার উচ্চতা বৃদ্ধির সাথে সাথে ধীরে ধীরে তার আকার হারায়।
উপরন্তু, কেন্দ্রীয় অবস্থানে জটিল প্রবাহের নিদর্শন রয়েছে যা III এবং IV চতুর্ভুজকে প্রভাবিত করে, যেমনটি নীল বিন্দুযুক্ত উপবৃত্ত দ্বারা দেখানো হয়েছে।প্যাডেল ফ্লোকুলেটরের ঘূর্ণায়মান প্রবাহের সাথে এই চিহ্নিত অঞ্চলটির কোনো সম্পর্ক নেই, কারণ ঘূর্ণায়মান গতি চিহ্নিত করা যায়।এটি চতুর্ভুজ I এবং II এর বিপরীতে যেখানে অভ্যন্তরীণ প্রবাহ এবং সম্পূর্ণ ঘূর্ণন প্রবাহের মধ্যে একটি স্পষ্ট বিচ্ছেদ রয়েছে।
ডুমুর হিসাবে দেখানো হয়েছে.6, IDDES এবং SST k-ω-এর ফলাফলের তুলনা করে, বেগের কনট্যুরগুলির মধ্যে প্রধান পার্থক্য হল ব্লেড 3 এর ঠিক নীচে বেগের মাত্রা। SST k-ω মডেল স্পষ্টভাবে দেখায় যে প্রসারিত উচ্চ-বেগ প্রবাহ ব্লেড 3 দ্বারা বাহিত হয় IDDES এর তুলনায়।
চতুর্ভুজ III এ আরেকটি পার্থক্য পাওয়া যাবে।IDDES থেকে, যেমনটি আগে উল্লিখিত হয়েছে, ফ্লোকুলেটর বাহুগুলির মধ্যে ঘূর্ণনশীল প্রবাহ বিচ্ছেদ লক্ষ্য করা গেছে।যাইহোক, এই অবস্থানটি কোণ থেকে কম বেগের প্রবাহ এবং প্রথম ব্লেডের অভ্যন্তর দ্বারা দৃঢ়ভাবে প্রভাবিত হয়।একই অবস্থানের জন্য SST k–ω থেকে, কনট্যুর লাইনগুলি IDDES-এর তুলনায় তুলনামূলকভাবে বেশি বেগ দেখায় কারণ অন্যান্য অঞ্চল থেকে কোন সঙ্গম প্রবাহ নেই।
প্রবাহ আচরণ এবং কাঠামোর সঠিক বোঝার জন্য বেগ ভেক্টর ক্ষেত্র এবং স্ট্রীমলাইনগুলির একটি গুণগত বোঝার প্রয়োজন।প্রদত্ত যে প্রতিটি ব্লেড 5 সেমি প্রশস্ত, একটি প্রতিনিধি বেগ প্রোফাইল প্রদানের জন্য প্রস্থ জুড়ে সাতটি বেগ পয়েন্ট বেছে নেওয়া হয়েছিল।উপরন্তু, ব্লেড পৃষ্ঠের উপরে উচ্চতার একটি ফাংশন হিসাবে বেগের মাত্রার একটি পরিমাণগত বোঝাপড়ার জন্য প্রতিটি ব্লেড পৃষ্ঠের উপর সরাসরি এবং 10 সেমি উচ্চতা পর্যন্ত 2.5 সেমি একটি অবিচ্ছিন্ন দূরত্বের উপর বেগ প্রোফাইল প্লট করার প্রয়োজন হয়।আরও তথ্যের জন্য চিত্রে S1, S2 এবং S3 দেখুন।পরিশিষ্ট A. চিত্র 8 IDDES এবং SST k-ω ব্যবহার করে PIV পরীক্ষা এবং ANSYS-ফ্লুয়েন্ট বিশ্লেষণ ব্যবহার করে প্রাপ্ত প্রতিটি ফলকের (Y = 0.0) পৃষ্ঠের বেগ বিতরণের সাদৃশ্য দেখায়।উভয় সংখ্যাসূচক মডেলই ফ্লোকুলেটর ব্লেডের পৃষ্ঠে প্রবাহের কাঠামোকে সঠিকভাবে অনুকরণ করা সম্ভব করে তোলে।
ব্লেড পৃষ্ঠে PIV, IDDES এবং SST k–ω বেগ বিতরণ।x-অক্ষ প্রতিটি শীটের প্রস্থকে মিলিমিটারে উপস্থাপন করে, যার উৎপত্তি (0 মিমি) শীটের বাম পরিধি এবং শেষ (50 মিমি) শীটের ডান পরিধিকে প্রতিনিধিত্ব করে।
এটি স্পষ্টভাবে দেখা যায় যে ব্লেড 2 এবং 3 এর গতি বন্টন চিত্র.8 এবং চিত্র.8 এ দেখানো হয়েছে৷পরিশিষ্ট A-তে S2 এবং S3 উচ্চতার সাথে একই প্রবণতা দেখায়, যখন ব্লেড 1 স্বাধীনভাবে পরিবর্তিত হয়।ব্লেড 2 এবং 3 এর বেগ প্রোফাইলগুলি পুরোপুরি সোজা হয়ে যায় এবং ব্লেডের শেষ থেকে 10 সেন্টিমিটার উচ্চতায় একই প্রশস্ততা থাকে।এর মানে হল এই সময়ে প্রবাহ সমান হয়ে যায়।এটি PIV ফলাফলগুলি থেকে স্পষ্টভাবে দেখা যায়, যা IDDES দ্বারা ভালভাবে পুনরুত্পাদন করা হয়।এদিকে, SST k–ω ফলাফল কিছু পার্থক্য দেখায়, বিশেষ করে 4 rpm-এ।
এটি লক্ষ করা গুরুত্বপূর্ণ যে ব্লেড 1 সমস্ত অবস্থানে বেগ প্রোফাইলের একই আকৃতি ধরে রাখে এবং উচ্চতায় স্বাভাবিক করা হয় না, যেহেতু মিক্সারের কেন্দ্রে গঠিত ঘূর্ণায় সমস্ত বাহুগুলির প্রথম ব্লেড থাকে।এছাড়াও, IDDES-এর তুলনায়, PIV ব্লেড স্পীড প্রোফাইল 2 এবং 3 বেশিরভাগ অবস্থানে সামান্য উচ্চ গতির মান দেখিয়েছে যতক্ষণ না তারা ব্লেড পৃষ্ঠের উপরে 10 সেন্টিমিটার প্রায় সমান ছিল।