Numerical simulations of fluid flow and particle deposition in a cascade impactor

• Main Author: Nybu, Simen Lillekjendlie
• Other Authors: Næss, Erling, Bordvik, Silje
• Format: Master Thesis
• Language: English
• Published: NTNU 2022
• Subjects: Føre; Iceland
• Online Access: https://hdl.handle.net/11250/3023110

Iceland Deep Drilling Project (IDDP) er et prosjekt som sikter seg inn på å forbedre prosessen og øke potensialet til geotermisk energi ved hjelp av varmeutvinning av fluider langt nede i jordskorpen. Disse fluidene har betydelig høye trykk og temperaturer og kan kvalifiseres som superkritiske[1]. Dette kan føre til en høyere effekt oppnådd, som følge av det økte energipotensialet. Denne teknologien er for øvrig fortsatt under utvikling. En av hovedgrunnene til at dette er at det har blitt oppdaget en gradvis avsetning av silica partikler på overflater av rør og utstyr [2]. Dette vil dermed føre til begroing. En numerisk modell for simulering av strømningsfeltet og partikkelavsetningen i den eksperimentelle kaskadetesten gjort i IDDP er designet ved bruk av programvaren Ansys 2021 R2. En samsvarende geometri til kaskadetesten er modellert, i tillegg til at strømningen er simulert for denne modellen. Stordal konkluderte med at Reynolds Stress Equation Modellen (RSM) er ideell for å simulere turbulensen i strømningen, og denne modellen ble derfor implementert i denne masteroppgaven også. Etter at strømningen var satt ble partiklene injisert, og de ulike kreftene og mekanismene som virket på partikkelen ble implementert for å gi et bilde av hvordan partiklene ville bevege seg i strømningen. Partikkelavsetningen på veggen i geometrien ble observert og illustrert ved å bruke den innebygde målemetoden kalt akkresjonsrate. Det ble observert at partikkelavsetningen ble fordelt mer jevnt over geometrien for de mindre partiklene. Når trykket i domenet avtok, ble det observert at partikkelavsetningen var mer konsentrert til bare noen få regioner. Dette fenomenet avviker imidlertid fra observasjonene gjort i IDDP kaskadetesten, hvor partiklene ble mer jevnt fordelt ettersom trykket sank. Partikkelavsetningen ble også forsøkt kvantifisert, men dette resulterte i en stor overestimering ved bruk av den nevnte akkresjonsraten. Det bør også bemerkes at i mangel på en mer passende discrete random walk modell (DRW), måtte standard ...