Modelling particle dispersion in three dimensional turbulent duct flow using CFD

Abstract

Pour réduire les effets potentiels de l'exposition aux particules d'aérosol sur la santé, il est important d'utiliser un système de ventilation efficace. L'objectif principal de cette étude était d'étudier les effets du rapport d'aspect de conduit (α), du nombre de Reynolds (Re) et du diamètre des particules (dp) sur le comportement des particules et leur dépôt afin de sélectionner le scénario de ventilation le plus efficace. La mécanique des fluides numérique (CFD) a été utilisée pour prédire le modèle d'écoulement d'air et le comportement des particules. Le Code-Saturne a été choisi comme le logiciel CFD. La dispersion des particules et leurs dépôts ont été modélisés par une approche eulérienne-lagrangienne. Un modèle mathématique basé sur les équations de Navier-Stokes moyennées a été choisi pour simuler l’écoulement d'air. Les résultats numériques de simulations d’écoulement d'air obtenus par le Code-Saturne ont été validés en comparant aux résultats numériques et aux résultats des équations empiriques disponibles dans la littérature. Afin de valider la capacité du Code-Saturne à prédire le dépôt des particules, la vitesse de dépôt adimensionnelle de particules ayant entre 0.1 < dp < 10 μm dans un écoulement de canal turbulent 2D a été obtenue par le Code-Saturne et a été comparée aux résultats empiriques. En outre, le pourcentage des particules déposées sur les parois du canal calculé à partir des résultats des simulations a été comparé à celui obtenue par une corrélation disponible dans la littérature. Pour analyser les résultats des simulations et sélectionner le système de ventilation le plus efficace, le pourcentage des particules déposées sur les surfaces du conduit a été calculé à partir de la concentration moyenne des particules à différentes distances de l'entrée du conduit. Il a été conclu que, pour une taille donnée de particules, les dépôts peuvent être réduits en augmentant le nombre de Reynolds. Nous avons également constaté qu'il est avantageux d'utiliser un conduit avec un plus grand rapport d'aspect pour réduire le dépôt de particules.

Date	22 Jul 2016
Original language	American English
Awarding Institution	École de technologie supérieure
Supervisor	François Morency (Supervisor) & Stéphane Hallé (Co-supervisor)