Fluent là một phần mềm nằm trong hệ thống của CFD (computational Fluid Dynamic) tương đối mạnh dung để mụ phỏng và tớnh toỏn rất hiệu quả và chớnh xỏc
được ứng dụng nhiều khi giải cỏc bài toỏn thủ khi động lực. Nú được xõy dựng trờn cơ sở cỏc phương trỡnh liờn tục (năng lượng, động lượng) và phương trỡnh Navier – Stock về chuyển động của dũng lưu chất thực (phương trỡnh Reynolds). Cỏc phương trỡnh này được giải bằng phương phỏp khối hữu hạn. Phần mềm cú khả năng giải cỏc bài toỏn trong thực tế một cỏch nhanh gọn, rỳt ngắn được thời gian thiết kế, giảm chi phớ trong chế tạo thử nghiệm, đảm bảo tớnh chớnh xỏc và độ tin cậy mà trước kia cỏc phương phỏp tớnh toỏn thụng thường rất khú khăn, tốn kộm mà khụng thu được kết quả cao. Đặc biệt phần mềm cú khả năng mụ phỏng cỏc thụng sốảnh hưởng dưới dạng cỏc biến đổi trong một khụng gian rộng như trường vận tốc, trường nhiệt độ, trường ỏp suất,… mà cỏc phương phỏp khỏc khụng thể làm được.
1. Cỏc nghiờn cứu trờn thế giới
Lixin Huang, Kurichi và Muiumdar [16] đó nghiờn cứu cỏc thụng số của dũng khớ và biểu diễn quỏ trỡnh sấy trờn mụ hỡnh CFD với hai trường hợp là khụng phun và cú phun, nhưng với tốc độ phun rất bộ (< 10 m/s). Nhúm nghiờn cứu đó tiến hành nghiờn cứu ảnh hưởng của cỏc thụng số như ỏp suất làm việc, độ ẩm khụng khớ vào và tổn thất nhiệt từ tường trong quỏ trỡnh sấy. Theo đú thỡ vựng nhiệt độ cú biến đổi rừ rệt nhất là tại vựng gần mũi phun, tốc độ gõy xoỏy ở vựng đầu vào và mũi phun khiến tốc độởđõy rất thấp. Tuy nhiờn, khi hệ số truyền nhiệt thấp thỡ cỏc vựng nhiệt độ gần như đẳng nhiệt. Từ đú đó đề ra 3 thụng số mới dựng đểđỏnh giỏ quỏ trỡnh làm việc của mỏy sấy phun là: cường độ tiờu thụ nhiệt thể tớch qα, cường
độ truyền chất thể tớch qm và cường độ tiờu thụ nhiệt trờn một đơn vị năng suất bay hơi q.
Athanasia và Konstantinos [9] cũng đó tiến hành nghiờn cứu ảnh hưởng của cỏc điều kiện làm việc của mỏy sấy phun dựa trờn mụ hỡnh CFD. Đặc biệt đi sõu vào đỏnh giỏ ảnh hưởng của lưu lượng dũng khụng khớ núng vào và lưu lượng khớ nộn tới quĩđạo chuyển động của hạt, sự phõn bố và kớch thước hạt.
Ireneusz Zbicinski và Xuanyou Li [13] kết hợp nghiờn cứu thực nghiệm trờn sản phẩm sấy là maltodetrin với cỏc hàm lượng là 10, 30, 50% qua đú đó tiến hành
đo đạc thực nghiệm kết hợp với mụ phỏng trờn CFD để dựđoỏn ảnh hưởng của cỏc thụng số như sự phõn bố kớch thước hạt, hàm lượng ẩm của hạt, tốc độ hạt, nhiệt độ
phun và cỏc thụng số của pha liờn tục là nhiệt độ khớ và độẩm.
2. Cỏc nghiờn cứu trong nước
Hoàng Đức Liờn [3] đó nghiờn cứu ứng dụng phần mềm Fluent trong tớnh toỏn và mụ phỏng một cỏch rừ ràng về sự biến đổi cỏc thụng số vận tốc, ỏp suất, nhiệt độ,…của dũng chất lỏng. Đồng thời cú thể cho thấy vị trớ ảnh hưởng của nhiệt
độ, vận tốc, ỏp suất hay cường độ rối của dũng hai pha là lớn nhất, tức tại vựng cú tỏc nhõn sấy tỏc động lờn nguyờn liệu sấy là lớn nhất.
Nguyễn Tiến Quang [7] ứng dụng phần mềm Fluent 6.3 để mụ phỏng quỏ trỡnh sấy trong buồng sấy phun cho dung dịch sấy là nước cất với 2 chếđộ cấp nhiệt là 800C và 1600C. Từđú phõn tớch biến đổi của cỏc trường nhiệt độ, tốc độ, ỏp suất trong buồng sấy. Tỏc giảđó đưa ra một số kết luận như sau:
- Ứng dụng phần mềm Fluent vào phõn tớch cỏc trường nhiệt độ, tốc độ, ỏp suất trong khụng gian buồng sấy phun là hoàn toàn phự hợp với qui luật chung và là cụng cụđể nhận xột và đỏnh giỏ ảnh hưởng của dũng đối với cỏc vị trớ trong buồng sấy. Trong đú dễ dàng nhận thấy rằng cơ cấu mũi phun cần được điều chỉnh sao cho dũng hỗn hợp phun tạo ra được một luồng phun cú bề rộng lớn hơn. Ngoài ra cũn
để trỏnh việc dũng phun đập vào tường buồng sấy cũng một phần là do kớch thước buồng sấy quỏ nhỏ, điều này sẽ ảnh hưởng đối với cỏc nguyờn liệu khụng cú tớnh bỏm dớnh nhưng đối với cỏc nguyờn liệu cú tớnh bỏm dớnh thỡ đõy là một trở ngại. - Ứng dụng phần mềm Fluent để tiến hành mụ phỏng cỏc bài toỏn 2 pha núi chung và bài toỏn buồng sấy núi riờng là rất phự hợp và mở ra một hướng nghiờn cứu cho bài toỏn thủy khớ động lực học núi chung và bài toỏn truyền nhiệt – truyền chất của dũng 2 pha núi riờng. Kết quả mụ phỏng cho phộp quan sỏt và phõn tớch cỏc qui luật về biến đổi của dũng bờn trong bao gồm: nhiệt độ, ỏp suất, tốc độ. Qua
đú cú thể xỏc định được cỏc yếu tố ảnh hưởng đến quỏ trỡnh chuyển động, truyền nhiệt, khuếch tỏn của dũng và đề ra cỏc biện phỏp khắc phục.