Анкета автора(ов)
| Фамилия, имя, отчество, учёная степень, звание, должность. Полное и сокращённое наименование организации, адрес организации. | Зиганшин Арслан Маликович, доктор технических наук, доцент, Казанский государственный архитектурно-строительный университет, г. Казань, Российская Федерация Email: Этот e-mail адрес защищен от спам-ботов, для его просмотра у Вас должен быть включен Javascript , ORCID: 0000-0001-7335-7797 Черных Владислав Леонидович, инженер-проектировщик ОВиКВ, ООО «Метрополис», г. Казань, Российская Федерация Email: Этот e-mail адрес защищен от спам-ботов, для его просмотра у Вас должен быть включен Javascript , ORCID: 0009-0003-7647-6339 Логачев Константин Иванович, доктор технических наук, профессор, Белгородский государственный технологический университет имени В. Г. Шухова, г. Белгород, Российская Федерация Email: Этот e-mail адрес защищен от спам-ботов, для его просмотра у Вас должен быть включен Javascript , ORCID: 0000-0003-0632-6784 Сарчин Руслан Рашидович, Казанский государственный архитектурно-строительный университет, г. Казань, Российская Федерация Email: Этот e-mail адрес защищен от спам-ботов, для его просмотра у Вас должен быть включен Javascript , ORCID: 0009-0008-4460-7863 |
| Название статьи. | Валидация численного решения задачи о течении запыленного потока воздуха в прямом канале |
| Аннотация. | При работе промышленной местной вытяжной вентиляции от оборудования пылящих производств по воздуховодам транспортируется пылевоздушный поток. Его характеристики: траектории пылевых частиц, сопротивление прямых участков и фасонных элементов, зависят сложным образом от параметров дискретной фазы и поэтому изучены недостаточно хорошо. Современные программные комплексы предлагают различные модели и алгоритмы расчета таких потоков. Цель работы состоит в валидации компьютерной модели течения монодисперсного пылевоздушного потока в прямом канале. Для этого решаются задачи – моделирование потока для разного размера, плотности и относительной концентрациичастиц; расчеты проводятся с рекомендуемыми настройками дискретной фазы и большим количеством моделей турбулентности и пристеночного моделирования; определяется влияние настроек на сопротивление трения и траектории частиц. Результаты. По численно найденным полям давления определены коэффициенты сопротивления трения и проведено сравнение с известными данными при течении чистого и запыленного воздуха. Показано, что «стандартная k-e» модель турбулентности и расширенное пристеночное моделирование приводят к наиболее близкому к известным значению коэффициента сопротивления для незапыленного воздуха. При моделировании течения пылевоздушного потока проведено сравнение большого количества моделей, при разном сочетании параметров дискретной фазы и показано отсутствие как какой-либо закономерности для коэффициента сопротивления от них, так и отсутствие сходимости с известными данными. При этом поведение траекторий частиц физически адекватно зависит от их плотности – осаждение частиц с плотностью 1400 кг/м3 происходит существенно раньше, чем для частиц плотностью 700 кг/м3. Выводы. Использование обычно рекомендуемых настроек приводит к адекватному моделированию поведения частиц – траекторий, осаждения, что полезно для изучения течений в устройствах промышленной вентиляции. Но для правильного моделирования сопротивления трению в канале необходимы дальнейшие исследования и использование более тонких настроек моделей дискретной фазы и ее взаимодействия с несущей средой. |
| Ключевые слова. | численное моделирование, запыленные потоки, сопротивление в прямом канале, траектории движения частиц |
| First name, Middle name, Last name, Scientific degree, Scientific rank, Current position. Full and brief name of the organization, The organization address. | Arslan M. Ziganshin, doctor of technical sciences, associate professor, Kazan State University of Architecture and Engineering, Kazan, Russian Federation Email: Этот e-mail адрес защищен от спам-ботов, для его просмотра у Вас должен быть включен Javascript , ORCID: 0000-0001-7335-7797 Vladislav L. Chernyh, HVAC Design Engineer, Metropolis LLC, Kazan, Russian Federation Email: Этот e-mail адрес защищен от спам-ботов, для его просмотра у Вас должен быть включен Javascript , ORCID: 0009-0003-7647-6339 Konstantin I. Logachev, doctor of technical sciences, professor, Belgorod State Technological University named after V. G. Shukhov, Belgorod, Russian Federation Email: Этот e-mail адрес защищен от спам-ботов, для его просмотра у Вас должен быть включен Javascript , ORCID: 0000-0003-0632-6784 Ruslan R. Sarchin, Kazan State University of Architecture and Engineering, Kazan, Russian Federation Email: Этот e-mail адрес защищен от спам-ботов, для его просмотра у Вас должен быть включен Javascript , ORCID: 0009-0008-4460-7863 |
| Title of the article | Validation of a numerical solution to the problem of dusty air flow in a straight channel |
| Abstract. | When industrial local exhaust ventilation is operating, a dusty air flow is transported through air ducts from dust-producing equipment. Its characteristics such as the trajectories of dust particles, the resistance of straight sections and shaped elements, depend in a complex way on the parameters of the discrete phase and therefore have not been studied insufficiently. Modern software packages offer various models and algorithms for calculating such flows.The aim of the work is to validate a computer model of monodisperse dust-air flow in a straight channel. For this purpose the tasks are solved - flow modeling for different particle size, density and relative concentration; calculations are carried out with recommended settings of discrete phase and a large number of turbulence and near-wall simulation models; the influence of settings on frictional resistance and particle trajectories is determined. Results. Based on the numerically obtained pressure fields, the friction drag coefficients were determined and compared with the known data for the flow of clean and dusty air. It was shown that the “standard k-e” turbulence model and enhanced wall treatments lead to the closest known value of the friction drag coefficient for dust-free air. When modeling the flow of dusty air, a large number of models were compared with different combinations of discrete phase parameters, and it was shown that there is no regularity in the drag coefficient from them, nor is there any convergence with known data. At the same time, the behavior of particle trajectories is physically reasonably depends on their density—particles with a density of 1400 kg/m3 settle significantly earlier than particles with a density of 700 kg/m3. Conclusions.The use of commonly recommended settings leads to adequate modeling of particle behavior - trajectories, deposition, which is useful for studying flows in industrial ventilation devices. But for proper modeling of frictional resistance in the channel, further research and use of more finely set models of the discrete phase and its interaction with the carrier medium are necessary. |
| Keywords. | numerical modeling, dusty flows, resistance in a straight channel, particle trajectories |
| Для цитирования: | Зиганшин А.М., Черных В.Л., Логачев К.И., Сарчин Р.Р. Валидация численного решения задачи о течении запыленного потока воздуха в прямом канале // Известия КГАСУ, 2025, № 2(72), с. 8-20, DOI: 10.48612/NewsKSUAE/72.1, EDN: AJLMNN |
| For citations: | Ziganshin A.M., Chernykh V.L., Logachev K.I., Sarchin R.R. Validation of the numerical solution of the problem of dusty air flow in a straight channel // News of KSUAE, 2025, № 2(72), p. 8-20, DOI: 10.48612/NewsKSUAE/72.1, EDN: AJLMNN |
