abcd efbad d abcd d c ˘fb ˇd ˆd˙ad eˆd˙ad˝ ccwardle/presentations/contactorcfd_ans_… ·...

22
12345672 9ABCD 12345672 9ABCD E E FBAD2 FBAD2 DAB4CD5 452 DAB4CD5 452 7D75C FB D5 7D75C FB D5 DAD2 DAD2 E E DAD2 5C46C DAD2 5C46C 1234 67 89ABC2 93B D93BEBF2A2EA9 D2E9C E232 93B63E322AE3EEEF3 AF332 94EF39C 9FA94FA 123 155678 9AABC5D EF F 65A EF

Upload: others

Post on 10-Oct-2020

3 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

Page 1: ABCD EFBAD D ABCD D C ˘FB ˇD ˆD˙AD EˆD˙AD˝ CCwardle/presentations/contactorCFD_ANS_… · &ˇ abcd " b & ca! ca!d5"d f /cb˜ ce/ ˜ fbc ˚ d5"7ea. / ae 3a +e 8f / ace$ e b!

���������ABCD���������ABCDEEFBAD��FBAD��

�D�AB�CD���������D�AB�CD��������

�����D���C�����FB���D�������D���C�����FB���D��

�D�AD��D�AD�EE�D�AD�����C��C����D�AD�����C��C���

���������ABC� �B�D�BEBF���A�EA

D���E�C���E�������B����E���AE����E�E�EF�

�A�F������EF�C���FA�FA�

�����������AABC�D�EF��

�F����A�EF��

Page 2: ABCD EFBAD D ABCD D C ˘FB ˇD ˆD˙AD EˆD˙AD˝ CCwardle/presentations/contactorCFD_ANS_… · &ˇ abcd " b & ca! ca!d5"d f /cb˜ ce/ ˜ fbc ˚ d5"7ea. / ae 3a +e 8f / ace$ e b!

����ABC��� � C�E!"C EB�"CF#�E���E$ EB!�E$ EB�DF����FA��� ���%�& ���'(%�)(** )

���AB������C�D�A��B����C��C��

����A�B���B���BC������C��A�B

� ��+�B�DFC ���

� � C��B�DFC ���

� �E,�A�����C�A�

� ��������ABC�D��AE�D�F

� ��CC��E-�

• ����E�C�.FF�/AE��

• � �C�A��AE�E�CE��

� ��FA��A��EB������E��

0 �F#�/AF������FCB! /

0 ������FC�����B��AB�EF�

� 1E����,�A��EF���..E�E����

� 1E�����AF ��/ �

� 2 E�+���A�! /3�� �!BF#�

0 �E��E���F����/AF.EC�

Page 3: ABCD EFBAD D ABCD D C ˘FB ˇD ˆD˙AD EˆD˙AD˝ CCwardle/presentations/contactorCFD_ANS_… · &ˇ abcd " b & ca! ca!d5"d f /cb˜ ce/ ˜ fbc ˚ d5"7ea. / ae 3a +e 8f / ace$ e b!

����ABC��� � C�E!"C EB�"CF#�E���E$ EB!�E$ EB�DF����FA��� ���%�& ���'(%�)(** '

�F��������C�D�A��B����C��C���

Page 4: ABCD EFBAD D ABCD D C ˘FB ˇD ˆD˙AD EˆD˙AD˝ CCwardle/presentations/contactorCFD_ANS_… · &ˇ abcd " b & ca! ca!d5"d f /cb˜ ce/ ˜ fbc ˚ d5"7ea. / ae 3a +e 8f / ace$ e b!

����ABC��� � C�E!"C EB�"CF#�E���E$ EB!�E$ EB�DF����FA��� ���%�& ���'(%�)(** 4

���C�D�A��B����C��C����D�AB�CD������D�� ���E��A�����F�

5/��"5��6 7###�F/��.F���F�8

� 5/��!�F A����FFC+E��! �FCC���EF��F.�CE�AAE����B��FC��A�

� D/�C��F.�#EB���AE����F.�/���E��

0 � C�E/���%�� A� C���%��F�E����F �BA�%�����

� 9FFB�/ACC�C�/�A.FA����

0 :)!4��E����.���A������F�/A�C���F���A�EC�D"�

0 ��C���BF#���F�;<��/FC���BAC���CC�3/AF����FA�7�E� ,��C ���A8

Free surface flow examples (water/air): ← flow in mixing zone

flow in the upper section of the rotor ↑flow in coupled mixing/separation zone model ↗

Page 5: ABCD EFBAD D ABCD D C ˘FB ˇD ˆD˙AD EˆD˙AD˝ CCwardle/presentations/contactorCFD_ANS_… · &ˇ abcd " b & ca! ca!d5"d f /cb˜ ce/ ˜ fbc ˚ d5"7ea. / ae 3a +e 8f / ace$ e b!

����ABC��� � C�E!"C EB�"CF#�E���E$ EB!�E$ EB�DF����FA��� ���%�& ���'(%�)(** <

!"���E�"����#�C��E DBE�D� ���AB���D�D����D�AB�CD�����D��� ���E��A�����F��$ ���F �%

� 5�C��=CA��> BAF/C����A��A��FC��B�7;*��8

� ��� C�BAF/C����E-�%�;)<�?�

� ;<�?�������7@,%�;<(,���CC�A8

0 ��;�*×*(** ��CC�

0 @��;�*×*(!A���

0 DA�CE�E�%���@,�B%�@��B

25.0≈∆

∆=

x

tuCr

Page 6: ABCD EFBAD D ABCD D C ˘FB ˇD ˆD˙AD EˆD˙AD˝ CCwardle/presentations/contactorCFD_ANS_… · &ˇ abcd " b & ca! ca!d5"d f /cb˜ ce/ ˜ fbc ˚ d5"7ea. / ae 3a +e 8f / ace$ e b!

����ABC��� � C�E!"C EB�"CF#�E���E$ EB!�E$ EB�DF����FA��� ���%�& ���'(%�)(** C

��D��CD�������D�AD�E�D�AD��D�D���

water is transparent blue

oil is red

Page 7: ABCD EFBAD D ABCD D C ˘FB ˇD ˆD˙AD EˆD˙AD˝ CCwardle/presentations/contactorCFD_ANS_… · &ˇ abcd " b & ca! ca!d5"d f /cb˜ ce/ ˜ fbc ˚ d5"7ea. / ae 3a +e 8f / ace$ e b!

����ABC��� � C�E!"C EB�"CF#�E���E$ EB!�E$ EB�DF����FA��� ���%�& ���'(%�)(** A

&���ABCD�"�������B������&�����

� � C�A!� C�A!D5"�DF /C�B�� C�E/�����FB�C

� D5"�7E���A.����/� AE��3�A�+E��8��F��/� A��CE$ EB!EA�E���A.����B�.C EB3AF�FA�E���A��EF�

� DF�/�E�C��� C�E/�����FB�C�.FA� �A��FC��B���C���F.�CE$ EB!CE$ EB�BE�/�A�EF�

0 � �!�AEB��FB�C��.FA�BAF/C����A�+ /3�FC���������B����3�F���� ���A��.�A�← ����

� DF��E��EF���F���EC�C��E���,E��E����F���A�EC��FB����A��A�B�������� !"�C�����B#

� �AF/F��B�/AF�A���EF��F.�����FB���F����E�/C������B�E��5/��"5���D5"��FC��A

� � C�A!� C�A�#E���.E,�B�BE�/�A��B�/����BAF/C����E-���B���A���AE��E� BA���FB�C�7��E��

�BEC!DFCCE������C��)((C8

� �AF/C����E-��BE��AE� �EF���/� AE���� E���A.�EC�A�%�EB���E.E��EF��F.� �A��FC��B���C��

← �F�/C���B�.FA�)�/����%��,���BE����F�'

Page 8: ABCD EFBAD D ABCD D C ˘FB ˇD ˆD˙AD EˆD˙AD˝ CCwardle/presentations/contactorCFD_ANS_… · &ˇ abcd " b & ca! ca!d5"d f /cb˜ ce/ ˜ fbc ˚ d5"7ea. / ae 3a +e 8f / ace$ e b!

����ABC��� � C�E!"C EB�"CF#�E���E$ EB!�E$ EB�DF����FA��� ���%�& ���'(%�)(** E

��C/� /A����A��F��AFC��E���A.����F�/A���EF��.FA�� C�E.C EB �FC��A

F���A.����/� AE���5��7C�.�%���C/�G*8�����5""�7AE���%���C/�G(8

ABCD�BAD�E' F���A�BD��������B�(��BB���D����D�AD�E�D�AD����BA�� ��G�*���

)���

'���

'���

<���

(�<

H#��A G�(

(�A<

�E���E���A.����F�/A���EF��F��7C�.�8%�=BAF/C���>.FA��E���BE��C��7�G(�)<����8���A��FC��C����C�����B�F��������/�E��

�A�E��

Page 9: ABCD EFBAD D ABCD D C ˘FB ˇD ˆD˙AD EˆD˙AD˝ CCwardle/presentations/contactorCFD_ANS_… · &ˇ abcd " b & ca! ca!d5"d f /cb˜ ce/ ˜ fbc ˚ d5"7ea. / ae 3a +e 8f / ace$ e b!

����ABC��� � C�E!"C EB�"CF#�E���E$ EB!�E$ EB�DF����FA��� ���%�& ���'(%�)(** I

ABCD�BAD�E' F���A�BD��������B�(�����AB���D���

'���� CA��E,�A�#E����F�E�C���������A�7A�B8��B��EA�7�C �8�

��"JK�� C�E.C EB!D5"�#3�E���A.����/� AE���5��7��C/� E��.E�CB�#3��#E���E�����E��D�A�� ���C��)((*8�

LF91JK�� C�E.C EB!D5"�#3�E���A.����/� AE���5""�7��C/�G(8

Cerne et al. Journal of Computational Physics 171:776 (2001). See also Strubelj and Tiselj Int. J. Numer. Meth. Engng. ( 2010).

Page 10: ABCD EFBAD D ABCD D C ˘FB ˇD ˆD˙AD EˆD˙AD˝ CCwardle/presentations/contactorCFD_ANS_… · &ˇ abcd " b & ca! ca!d5"d f /cb˜ ce/ ˜ fbc ˚ d5"7ea. / ae 3a +e 8f / ace$ e b!

����ABC��� � C�E!"C EB�"CF#�E���E$ EB!�E$ EB�DF����FA��� ���%�& ���'(%�)(** *(

�F��'�BD��CD������������D���C�B��A����C�������B�����B�����C������C�

Page 11: ABCD EFBAD D ABCD D C ˘FB ˇD ˆD˙AD EˆD˙AD˝ CCwardle/presentations/contactorCFD_ANS_… · &ˇ abcd " b & ca! ca!d5"d f /cb˜ ce/ ˜ fbc ˚ d5"7ea. / ae 3a +e 8f / ace$ e b!

����ABC��� � C�E!"C EB�"CF#�E���E$ EB!�E$ EB�DF����FA��� ���%�& ���'(%�)(** **

���C��C����F��'�BD��CD�����D����B��C�D��B�)��D�C�����!�������"*�$�)!%

DF����FA��LJ�7D�LJ8�"�ECE��

� ���E���AE��!��C���F����FA�7DF�D�D!<8

� � C�E/������� A������� �E����LJ

� 1�!���A�7L�BC+� H</C �%�<((./��M�4��8

�C���AFB��

=A��F���A ���B>

/����.A��EF����

�/��↘E������C��

E������CD��

Page 12: ABCD EFBAD D ABCD D C ˘FB ˇD ˆD˙AD EˆD˙AD˝ CCwardle/presentations/contactorCFD_ANS_… · &ˇ abcd " b & ca! ca!d5"d f /cb˜ ce/ ˜ fbc ˚ d5"7ea. / ae 3a +e 8f / ace$ e b!

����ABC��� � C�E!"C EB�"CF#�E���E$ EB!�E$ EB�DF����FA��� ���%�& ���'(%�)(** *)

���C��C����F��'�BD��CD�����D����B��C�D��B�)��D�C�����!�������"*�$�)!%

DF����FA��LJ�7D�LJ8�"�ECE��

� ���E���AE��!��C���F����FA�7DF�D�D!<8

� � C�E/������� A������� �E����LJ

� 1�!���A�7L�BC+� H</C �%�<((./��M�4��8

�C���AFB��

=A��F���A ���B>

/����.A��EF����

�/��↘E������C��

E������CD��

Page 13: ABCD EFBAD D ABCD D C ˘FB ˇD ˆD˙AD EˆD˙AD˝ CCwardle/presentations/contactorCFD_ANS_… · &ˇ abcd " b & ca! ca!d5"d f /cb˜ ce/ ˜ fbc ˚ d5"7ea. / ae 3a +e 8f / ace$ e b!

����ABC��� � C�E!"C EB�"CF#�E���E$ EB!�E$ EB�DF����FA��� ���%�& ���'(%�)(** *'

���C��C����)!�$��)!%�F��DBDC*

Page 14: ABCD EFBAD D ABCD D C ˘FB ˇD ˆD˙AD EˆD˙AD˝ CCwardle/presentations/contactorCFD_ANS_… · &ˇ abcd " b & ca! ca!d5"d f /cb˜ ce/ ˜ fbc ˚ d5"7ea. / ae 3a +e 8f / ace$ e b!

����ABC��� � C�E!"C EB�"CF#�E���E$ EB!�E$ EB�DF����FA��� ���%�& ���'(%�)(** *4

D�D���'���������C����D�D���+����,�B�A��$�D��B�E�"���%(,�E-���D���$./00�)12�.0��1%2�CD��E�������

� ���A��E���CE$ EB���E����#E���E��A��E���� ���A�F.�����%�CF#��� ��E����.FA�� A��B�����

� �����A��B���������/A��EF �C��.FA�DF�D!D)�7)E����AF�FA8�N�ABC�����C��)(*(O

� ���������AB�����CDEFAB�D��D����A�C������C�����EC�������FD�B���%���F CB�..�����..E�E����

� D A��B������A��P���BABQ �F�.E� A�EF��.AF���� .�� A�A�7DF�D8��

� � ���DF�D��F����FA��A��E�� ���.FA�D��H�/AF�������������LE��A�7DF�D!D<��B�!D*(8

4D CD ED DD

Page 15: ABCD EFBAD D ABCD D C ˘FB ˇD ˆD˙AD EˆD˙AD˝ CCwardle/presentations/contactorCFD_ANS_… · &ˇ abcd " b & ca! ca!d5"d f /cb˜ ce/ ˜ fbc ˚ d5"7ea. / ae 3a +e 8f / ace$ e b!

����ABC��� � C�E!"C EB�"CF#�E���E$ EB!�E$ EB�DF����FA��� ���%�& ���'(%�)(** *<

4D CD ED DD

� ���A��E���CE$ EB���E����#E���E��A��E���� ���A�F.�����%�CF#��� ��E����.FA�� A��B�����

� �����A��B���������/A��EF �C��.FA�DF�D!D)�7)E����AF�FA8�N�ABC�����C��)(*(O

� ���������AB�����CDEFAB�D��D����A�C������C�����EC�������FD�B���%���F CB�..�����..E�E����

� D A��B������A��P���BABQ �F�.E� A�EF��.AF���� .�� A�A�7DF�D8��

� � ���DF�D��F����FA��A��E�� ���.FA�D��H�/AF�������������LE��A�7DF�D!D<��B�!D*(8

D�D���'���������C����D�D���+����,�B�A��$�D��B�E�"���%(,�E-���D���$./00�)12�.0��1%2�CD��E�������

Page 16: ABCD EFBAD D ABCD D C ˘FB ˇD ˆD˙AD EˆD˙AD˝ CCwardle/presentations/contactorCFD_ANS_… · &ˇ abcd " b & ca! ca!d5"d f /cb˜ ce/ ˜ fbc ˚ d5"7ea. / ae 3a +e 8f / ace$ e b!

����ABC��� � C�E!"C EB�"CF#�E���E$ EB!�E$ EB�DF����FA��� ���%�& ���'(%�)(** *C

���AB�������A�CD�DC*���C�(��D�AD��,�D�"C�$��BA�������CD���3�044.%

4D CD ED DD

5 LPM 10 LPM 15 LPM

�V

ertic

al E

lectro

de A

rray �

< 1 >

< 8 >

� Aq. inlet

881122

Page 17: ABCD EFBAD D ABCD D C ˘FB ˇD ˆD˙AD EˆD˙AD˝ CCwardle/presentations/contactorCFD_ANS_… · &ˇ abcd " b & ca! ca!d5"d f /cb˜ ce/ ˜ fbc ˚ d5"7ea. / ae 3a +e 8f / ace$ e b!

����ABC��� � C�E!"C EB�"CF#�E���E$ EB!�E$ EB�DF����FA��� ���%�& ���'(%�)(** *A

���AB�������A�CD�DC*���C�(��D�AD��,�D�"C�$��BA�������CD���3�0�5 .%

4D CD ED DD

Page 18: ABCD EFBAD D ABCD D C ˘FB ˇD ˆD˙AD EˆD˙AD˝ CCwardle/presentations/contactorCFD_ANS_… · &ˇ abcd " b & ca! ca!d5"d f /cb˜ ce/ ˜ fbc ˚ d5"7ea. / ae 3a +e 8f / ace$ e b!

����ABC��� � C�E!"C EB�"CF#�E���E$ EB!�E$ EB�DF����FA��� ���%�& ���'(%�)(** *E

�D��AB���67E�B��C���������*�!�������"*���C�(�8E'���

� ��$ EA�B�B��E������/FAC��B��/�EC���A��� J��/FACK�;(�A<���7F��ACC�A���F.�;*�4�1-8

� �/�ECK�0 5 ��F.�/C��K��C���AFB���E-�%�A�C���,�A�C��

0 F��/C��K��FJ��$ F����<R�F.������C�BE����A�7<R�F.�CQ G�(�'Q G�A�C��8

� �//AF,E��������CF��EF��E����F#�� ��� A�������A��A�C�E����F��A�.�A�����

��� A������7�� F.�*((�.A���8

� �..����F.�E���A�C��E����+�B

� JF�F�A/�E� PA��F���A ��EF�Q ���B�F������E�E�E���DF�S ����9ABE����7�D98�����FB�N����)(()O

� L�� C��E������ACC��������AE�� J�E��#�� ��,/����B%�� ��.��B�E��C�F�������AE�

� �BBE�EF��F.�#E�BF#���F�����/C����F CB��E� CC����AE.����E��A�� C�

Wang, M. Meas. Sci. Technol. 13:101 (2002).

Page 19: ABCD EFBAD D ABCD D C ˘FB ˇD ˆD˙AD EˆD˙AD˝ CCwardle/presentations/contactorCFD_ANS_… · &ˇ abcd " b & ca! ca!d5"d f /cb˜ ce/ ˜ fbc ˚ d5"7ea. / ae 3a +e 8f / ace$ e b!

����ABC��� � C�E!"C EB�"CF#�E���E$ EB!�E$ EB�DF����FA��� ���%�& ���'(%�)(** *I

�"�BB�����������F��'�BD��CD�����D����)!

�BB���BC��

� �C���AFB�������7/FE����F�B ��E�E���A�C�E����F�

�AF �B%� ��B�E���� CA�A��EF�8

� JE���A��FC �EF��E��CE�E�E���7�AB#A�8

� "���A�#E����LJ%�� �� ��F��A�B��C���AFB���A��

/AF�C���E�

� JF�F�A/��

� JE���A��FC �EF��7���/�A�/�����F/�E�E-�B8

� ����E�E����F��F�F�A/�E� A��F���A ��EF������FB�

0 ����!���B�A��F���A ��EF����AF ����FC �EF��F.�

E���A���/AF�C���

0 DAEF ��A��F���A ��EF��C�FAE������EC�C�

0 ����E�E����F�� ���A�F.�A��F���A ��EF��E��A�EF��

� 5/��!�F A���CE�AA��7��C� FA�F����8�.FA�

�F�F�A/�E� A��F���A ��EF���EC�C��7�EBFA�8�

���FB��������A�����CB����

� DF�/AE�F���F��$ E�C�������/FACC�! �B�

�/�ECC�!��A��B�D"��A�� C��

� �,/��B��.AF��D<�7CA����/����B�B�.FA��LJ8%�

�E� C�EF���7�F�.A8�.AF��D)

Time-average of ERT data for 4-

vane configuration

Page 20: ABCD EFBAD D ABCD D C ˘FB ˇD ˆD˙AD EˆD˙AD˝ CCwardle/presentations/contactorCFD_ANS_… · &ˇ abcd " b & ca! ca!d5"d f /cb˜ ce/ ˜ fbc ˚ d5"7ea. / ae 3a +e 8f / ace$ e b!

����ABC��� � C�E!"C EB�"CF#�E���E$ EB!�E$ EB�DF����FA��� ���%�& ���'(%�)(** )(

�A����*�����1�C"�F�������

������$������$

� DF�/ ��EF�C

� �E� C�EF���F.��FC������,�A��EF���$ E/�����A�$ EA��B����B�

� C�E/�����F /CE����F���F ���.FA��F���A��FC��B�7�����.A���� A.���.CF#8�

�B� �A��FC��B�7�����CE$ EB�BE�/�A�EF�8���C��

� �,/�AE����C

%�D�C�D�&��'%�D�C�D�&��'

� ����CF/�����F.��F /C�B�� C�AE�!� C�AE�!D5" �FC��A�.FA���A���/�����E��

F��FE���� /�����F���� ���F /CE�����A��E�����CC�����7���ECE��8

� D�AE.���LJ�A�� C���.AF��4!���������B��+���LJ�B��.FA�F���A�������/��

� ����$ E�E�EF��71�!E��E��%��LJ8�.FA�CE$ EB!CE$ EB�������

� �,/�AE����C�.�ECE�������CE���B��F��$ EA��B��F.�� C�E/����

.CF#�E��CE$ EB!CE$ EB��F����FA�� �E����E��!�/��B�E��E��

�B��C���AE�C�A��E�������F�F�A/���7�LJ8�→�

Page 21: ABCD EFBAD D ABCD D C ˘FB ˇD ˆD˙AD EˆD˙AD˝ CCwardle/presentations/contactorCFD_ANS_… · &ˇ abcd " b & ca! ca!d5"d f /cb˜ ce/ ˜ fbc ˚ d5"7ea. / ae 3a +e 8f / ace$ e b!

����ABC��� � C�E!"C EB�"CF#�E���E$ EB!�E$ EB�DF����FA��� ���%�& ���'(%�)(** )*

��9���B�������C�

� D���E�C���E�������B����E���AE����E�E�EF�

� D�BEBF���A�EA��B�LC/����F�AB

�F�B ��AEC�JF�F�A/����������

� &F���F��LE��F� �B��B� �B�JCEB��

�DF�D�F�B ��AE��

� TA������CBF���B�D� �+�1AAE�F�

�5/��D"�%���B���

� 1��A����CC�A

Government License Notice

The submitted manuscript has been created by UChicago Argonne, LLC, Operator of Argonne National Laboratory (“Argonne”). Argonne, a U.S. Department of Energy Office of Science laboratory,

is operated under Contract No. DE-AC02-06CH11357. The U.S. Government retains for itself, and

others acting on its behalf, a paid-up nonexclusive, irrevocable worldwide license in said article to reproduce, prepare derivative works, distribute copies to the public, and perform publicly and display

publicly, by or on behalf of the Government.

J�E��#FA+�#��� //FA��B��������U������/A������F.����A��%�5..E�� F.�� �C�A�

���A��%� �B�A�DF��A�����!�D()!(CD1**'<A�

Page 22: ABCD EFBAD D ABCD D C ˘FB ˇD ˆD˙AD EˆD˙AD˝ CCwardle/presentations/contactorCFD_ANS_… · &ˇ abcd " b & ca! ca!d5"d f /cb˜ ce/ ˜ fbc ˚ d5"7ea. / ae 3a +e 8f / ace$ e b!

����ABC��� � C�E!"C EB�"CF#�E���E$ EB!�E$ EB�DF����FA��� ���%�& ���'(%�)(** ))

Snapshot of 3-phase simulation showing

polyhedral mesh

!"��9�: