Новая полуэмпирическая модель прогноза падения давления в набитом слое из гладких и шероховатых частиц: вывод и верификация

Точное прогнозирование падения давления в набитых слоях имеет фундаментальное значение для многочисленных приложений в химической, машиностроительной и экологической инженерии. В то время как традиционные модели, такие как уравнение Эргуна и корреляции на основе числа Рейнольдса, широко применяются, они обладают присущими ограничениями и не предоставляют единой структуры, объединяющей набитые слои и пустые каналы. В статье представлено полное выводирование Модели текучести Куинна (Quinn Fluid Flow Model, QFFM) — новой теоретической структуры, разработанной из первых принципов. QFFM устанавливает универсальную линейную зависимость между нормализованным безразмерным градиентом давления (PQ) и потоком жидкости (CQ), выраженную как PQ = k1 + k2 CQ. Ключевая инновация заключается в концептуализации любого замкнутого канала как «набивного канала» посредством Гипотетического Q-Канала (Hypothetical Q-Channel, HQC) и коэффициента нормализации стенки (λ), которые априори учитывают эффекты топологической извилистости, вязких пограничных слоев и шероховатости поверхности. Объединяя описание течения через набитые слои, новая полуэмпирическая модель предлагает надежную, основанную на физических принципах альтернативу традиционным полуэмпирическим корреляциям, верифицированную в различных режимах течения и при разных морфологиях частиц.