“شبیه‌سازی عددی مبتنی بر CFD سیکلون جداکننده برای جداسازی کلاله از گلبرگ‌های زعفران “

این مطالعه به‌صورت عددی جریان یک سیال (هوا) و ذرات جامد (گل زعفران) درون یک گردابه را با استفاده از روش حجم محدود (FVM) در ANSYS Fluent مدل‌سازی کرد. فاز مداوم تحت شرایط پایدار شبیه‌سازی شد و به‌عنوان شرایط اولیه، از مدل تنش ریچارد (RSM) برای بی‌نظمی در سه سرعت هوای ورودی ثابت 1.5 متر بر ثانیه، 2.5 متر بر ثانیه و 3.5 متر بر ثانیه در بخش ورودی استفاده شد. فرض شد که اتصال یک‌طرفه بر تمام تحلیل‌های عددی حاکم است. فاز مایع و ذرات به‌عنوان محیط مداوم (در یک چارچوب اویلری) و فاز گسسته (در یک چارچوب لاگرانژی) در نظر گرفته شدند.

معادلات governing فاز گاز شامل معادلات ناویه-استوکس قابل‌فشردگی و حفاظت از جرم بود. معادلات فاز گسسته شامل معادلات حرکت برای سه نوع مختلف ذره، شامل گلبرگ، کلاله و پرچم بود.بر اساس نتایج عددی، کارایی جداسازی گردابه محاسبه شد و خطوط فشار و سرعت ایستا ترسیم گردید. نتایج نشان داد که شبیه‌سازی مبتنی بر CFD قابلیت دقیقی برای نشان‌دادن رفتار فاز مایع-جامد دارد. بر این اساس، می‌توان از آن برای پیش‌بینی کارایی جداسازی کلاله از گلبرگ‌های زعفران با استفاده از جریان هوا در گردابه استفاده کرد. بر اساس نتایج، بالاترین کارایی جداسازی گردابه معادل 89٪ در سرعت هوای ورودی 3.5 متر بر ثانیه به دست آمد که بسیار نزدیک به داده‌های تجربی بود.

This study numerically modeled the flow of a fluid (air) and solid particles (saffron flower) inside a cyclone using the finite volume method (FVM) in ANSYS Fluent. The continuous phase was simulated under steady state conditions, as the initial condition, using the Reynolds Stress Model (RSM) for turbulence at three constant inlet air velocities of 1.5 m/s, 2.5 m/s, and 3.5 m/s over the inlet section. One-way coupling was assumed to govern all numerical analyses. The fluid phase and particles were treated as the continuous medium (within a Eulerian framework) and discrete phase (within a Lagrangian framework), respectively.

The equations governing the gas phase included the compressible Navier–Stokes and the conservation of mass. The discrete phase equations included the equations of motion for three different particles including petals, stigmas, and anthers. According to the numerical results, the cyclone separation efficiency was calculated, and the static pressure and velocity contours were plotted. The results showed the capability of the CFD-based simulation for an accurate demonstration of the behavior of the fluid–solid phase. Accordingly, it can be used to predict the efficiency of stigma separation from petals of saffron using airflow in the cyclone. According to the results, the highest cyclonic separation efficiency of 89% was achieved at an inlet air velocity of 3.5 m/s, which was very close to the experimental data.