Hidrológiai Közlöny 2012 (92. évfolyam)

1. szám - Karches Tamás: A közutakról lefolyó csapadékvíz-kezelés numerikus modellezése

50 HIDROLÓGIAI KÖZLÖNY 2012. 92. ÉVF. 1. SZ. Terelőfal beépítésével, mint ahogyan az l.b ábra is mutatja, a belépési hosszanti örvénystruktúra megszűnik, és a terelőfalra merőleges örvényzóna alakul ki. Az ide bekerülő szennyező anyagoknak lehetősége van kiülepedni, hiszen a víznél nagyobb sűrűségű részecske az örvény gyors irányváltoztatását nem tudja követni, és kihullik a terelőfal mögött.Ahhoz, hogy igazoljuk ezt az áramkép ismeretéből tett feltételezést, részecskeszimulációs számításokat végeztünk. A feltevés szerint a részecskék konzervatívak, a főáramlás dinamikáját nem változtatják meg, a belépési keresztszelvényből indulnak és az előzőleg már kiszámított sebességtérben mozognak. (Kloss et al., 2009) A 2.a ábrán olyan részecskék pályája látszik, melynek a sűrűsége 1500 kg/m

3, átmérője 375 pm. Akadálytalanul átjut a szürőközegen, egy része mögötte ülepedik le, s üzemeltetési gondot okoz, a többi átjut a rendszeren. A 2.b ábrán, be van építve egy további terelőfal, s az előző paraméterekkel rendelkező részecske a terelőfal mögött ülepedik ki 2. ábra Részecskeszimuláció terelőfal nélkül(a) és terelőfallalfb) p=1500 kg/m

3\ d=375 fim A modellrészecskénél nagyobb méretű szennyezők ülepedése a Stokes-törvény értelmében jobb hatásfokú, és létezik egy alsó minimum is, a kolloid mérettartomány, ahol az ülepedés mértéke már nem domináns az egyéb részecskék között fellépő erőhatások miatt. Továbbá, érdemes megvizsgálni az ülepítési hatásfokokat nemcsak a szemcsék mérete, hanem a sűrűségük vonatkozásában is, hiszen a szennyezők sűrűségének meghatározása bizonytalansággal terhelt. Az érzékenységvizsgálatot már csak a terelőfalas megoldás esetében érdemes elvégezni, hiszen bizonyította előnyeit a terelőfal nélküli változattal szemben. Az eredményeket az 3. ábra foglalja össze. Leválasztást diagram 100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% • 1125 kg/rrű • 1500 kg/rrG 1875 kg/m3 2000 kg/rrt3 200 400 6C0 800 szemesemért (mikro metei) 3. ábra: Érzékenységvizsgálat a részecske sűrűségére és nagyságára vonatkozóan Látható, hogy 1500 kg/m sűrűség felett a 300 pm szemcseátmérőig a kiülepedés biztosított. Az 1125 kg/m'-es sorozat a kisebb hajtóerő miatt rosszabb hatásfokokat eredményez, de megjegyzendő, hogy így is 500 (im esetén 70 %-os a leválasztási hatásfok. 4. Értékelés A hidraulikai modellezés jó módszernek bizonyult az olajfogó konstrukciójának fejlesztésében. A terelőfal beépítésével átalakíthattuk és számunkra kedvezőbbé tehettük az áramlási struktúrákat a műtárgy belsejében. A modellezés segítségével elvégezhetjük a terelőfal elhelyezésének finomhangolását is, azaz konkrétan meg lehet mondani, hogy ebben az esetben, 4 m -re a belépéstől érdemes elhelyezni a terelőfalat. Numerikus szimulációkkal lehetőség van a tervezési fázisban gyorsan és költséghatékonyan több változat tesztelését végrehajtanunk. Irodalom K. Buzas, P. Budai, A. Clement, (2008) Contamination and treatment of highway runoff Pollack Periodica Vol.3 No.3. pp. 79-89. Kloss C., Goniva C., Aichinger G.,Pirker S. (2009) Comprehensive DEM-DPM-CFD Simulations- Model synthesys, experimental validation and scalability, 7th Conf. CFD int he Minerals and Process Industries CSIRO Melbourne, Australia Lun C. K. K. (2000) Numerical simulation of dilute turbulent gas-solid flows International Journal of Multiphase flows. Vol. 26. Issue 10. pp. 1707-1736. Maele V.K., and Merci B. (2006) Application of two buoyancy -modified k-E turbulence models to different types of buoyant plumes Fire Safety Journal Vol. 41. Issue 2. pp.122-138. Patankar (1980) Numerical heat transfer and fluid flow 6.7 Simple Algorithm. 126-131 Abstract Keywords: A kézirat beérkezett: 2011. április 20-án Road runoff treatment with computational fluid dynamics Karches, T. Oil separator is frequently used in the urban water treatment to detach harmful particles such as oil, TPH, residues. Computational fluid dynamics was used as a tool to determine the flow structure in the separator. Flow characteristics have direct influence on the efficiency of separation. Small changes in the geometry may result significant growth of the separation. Using CFD we can optimise the proportion and design this process. With a sensibility study it was able to determine the spectrum of particle parameters (load, diameter, density) from we can get rid of. For the numerical model it was used incompressible flow. Continuity, Reynolds Averaged Navier-Stokes equations with k-E turbulence closure was solved to determine the flow field. For the pressure-velocity coupling SIMPLE algorithm was used. fluid flow; separation; tracer study.