Herald of Technological University Herald of Technological University ВЕСТНИК ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО УНИВЕРСИТЕТА 3034-4689 98673 10.55421/3034-4689_2025_28_3_85 3. Информатика, вычислительная техника и управление 3. Information teory, computer technology and control 3. Информатика, вычислительная техника и управление COMPUTER MODELING OF TWO-PHASE MEDIA SEPARATION PROCESSES IN SEPARATORS WITH CURVED INSERTS КОМПЬЮТЕРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ РАЗДЕЛЕНИЯ ДВУХФАЗНЫХ СРЕД В СЕПАРАТОРАХ С КРИВОЛИНЕЙНЫМИ ВСТАВКАМИ Ибятов Равиль Ибрагимович Ibyatov Ravil Ибрагимович

доктор технических наук;

doctor of technical sciences;

 Ахмадиев Ф. Г. Ahmadiev F. G. Зиннатуллина А Н Зиннатуллина А Н zinnatullina-alsu@mail.ru Киселева Н. Г. Kiseleva N. G. Казанский государственный аграрный университет Казань Россия Kazan State Agrarian University Kazan Russian Federation Казанский государственный архитектурно-строительный университет Kazan State University of Architecture and Engineering КазГАУ ru КазГАУ ru Казанский государственный аграрный университет Kazan State Agrarian University 01 08 2025 01 08 2025 28 3 85 90 https://elibrary.ru/item.asp?id=80528736

Рассмотрено компьютерное моделирование процесса разделения двухфазных сред в сепараторах с криволинейными вставками на основе математической модели течения двухфазной смеси в каналах между вставками, построенной используя уравнения сохранения массы и импульса механики многофазных сред. Уравнения сохранения записаны для ортогональной системы координат, связанной с поверхностью канала, которые упрощаются с учётом тонкослойности течения. Конкретная форма области течения при расчётах уточняются через коэффициенты Ляме. Расчёты для определения поля скоростей жидкой фазы проведены с использованием метода поверхностей равных расходов и при этом использованы соответствующие замыкающие соотношения для силы межфазного взаимодействия и эффективной вязкости среды. Скорость движения дисперсной фазы после определения поля скоростей жидкой фазы рассчитывается по уравнению движения этой фазы при выбранной силе межфазного взаимодействия, что позволяет рассчитать траекторию движения частиц и её знание является определяющим фактором для процессов разделения. Для проведения численных расчётов были заданы обоснованные входные условия на линиях тока и значения продольной скорости на них. Построен алгоритм расчёта движения каждый фазы для компьютерного моделирования. Численные расчёты проведены для каналов параболической и конической форм с учётом наличия входного участка течения и влияния центробежной силы. Был реализован вычислительный эксперимент для различных параметров каналов и течения двухфазной среды. На начальном участке канала происходит развитие течения от начального плоского профиля до параболического вида. Скорости потока вблизи стенок канала замедляются, а в центре области сечения разгоняются. Из-за этого на начальном участке линии тока искривляются. На скорость движения дисперсной фазой и её направление сильно влияют разность плотностей фаз, размеры и концентрация частиц, вязкость среды и центробежная сила, которые определяют сепарационные характеристики аппарата. На основе компьютерного моделирования изучены различные режимы течения и влияние различных параметров среды на гидродинамическую обстановку в области течения, что позволяет поставить и решить задачи оптимального аппаратурного оформления соответствующего процесса разделения двухфазных сред.

Computer modeling of the process of separation of two-phase media in separators with curvilinear inserts on the basis of the mathematical model of two-phase mixture flow in channels between inserts, constructed using the equations of conservation of mass and momentum of the mechanics of of multiphase media. The conservation equations are written for an orthogonal system of coordinates associated with the surface of the channel, which are simplified by taking into account the thin-layer flow. The specific shape of the flow region in the calculations are specified through Lame coefficients. Calculations to determine the velocity field of the liquid phase were carried out using the method of equal flow surfaces, and at that the corresponding closing relations for the force of interphase interaction and effective viscosity of the medium are used. and effective viscosity of the medium. Velocity of the dispersed phase after determination of the velocity field of the liquid phase is calculated by the equation of motion of this phase at the chosen force of interphase interaction, which allows to calculate the trajectory of particle motion and its knowledge is a determining factor for separation processes. To carry out numerical calculations we have reasonable input conditions on current lines and values of longitudinal velocity on them. An algorithm for calculating the motion of each phase for the computer modeling. Numerical calculations were performed for parabolic and conical channels, taking into account the presence of an inlet flow section and the influence of centrifugal force. A computational experiment was realized for different channel parameters and two-phase medium flow. At the initial section of the channel, the flow develops from an initial flat profile to a parabolic form. The flow velocities near the channel walls slow down and accelerate in the center of the cross-sectional region. This causes the current lines to curve in the initial section. The dispersed phase velocity and its direction are strongly influenced by the phase density difference, particle size and concentration, medium viscosity and centrifugal force, which determine the separation characteristics of the apparatus. On the basis of computer modeling various flow regimes and the influence of various medium parameters on the hydrodynamic situation in the flow region are studied, which allows us to set and solve the problems of optimal hardware design of the corresponding process of separation of two-phase media.

 КОМПЬЮТЕРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ДВУХФАЗНЫЕ СРЕДЫ КРИВОЛИНЕЙНЫЕ КАНАЛЫ РАЗДЕЛЕНИЕ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫЙ ЭКСПЕРИМЕНТ COMPUTER MODELING TWO-PHASE MEDIA CURVILINEAR CHANNELS SEPARATIONS COMPUTATIONAL EXPERIMENT