CFD simulation of free liquid surface motion in a pilot plant stirred tank

The Volume of Fluid method together with the Large Eddy Simulation technique for turbulence flow was used for CFD prediction of liquid flow and free liquid surface motion in a pilot plant cylindrical flat-bottomed stirred tank with an inner diameter of 1 m filled with tap water at room temperature. A pitched-blade (45°) down pumping impeller (diameter of 0.33 m) with six blades was used for stirring. The impeller speed was 180 rpm. For simulation of the impeller motion, the sliding mesh method was adopted. The CFD simulations of the flow field predicted a highly complex, multi-dimensional dynamic system exhibiting unstable, pseudo-stationary behaviour. The main advantage of this CFD simulation is the prediction of the velocity flow patterns and the free surface elevation/depression in the whole system at one time. The results for the location and dimensions of the free liquid surface fluctuation correspond well with an experimental investigation by a conductivity method. La methode de volume de fluide avec la technique Large Eddy Simulation pour le flux de turbulence a ete utilisee pour predire la DFN du flux de liquide et du mouvement de la surface liquide libre dans la cuve a agitation cylindrique a fond plat d'une usine pilote avec un diametre interne de 1 m remplie d'eau du robinet a temperature ambiante. Un impulseur a pompage descendant a pales inclinees (45°) (diametre of 0,33 m) avec six pales a ete utilise pour l'agitation. La vitesse de l'impulseur etait de 180 tr/min. Pour la simulation du mouvement de l'impulseur, la methode des maillages glissants a ete adoptee. Les simulations de la DFN du champ du flux ont predit un systeme dynamique multidimensionnel tres complexe qui affiche un comportement pseudo-immobile et instable. Le principal avantage de cette simulation de la DFN est la prediction des modeles de la vitesse d'ecoulement et l'elevation ou la depression de la surface libre dans tout le systeme en meme temps. Les resultats de l'emplacement et des dimensions de la fluctuation de la surface liquide libre correspondent bien a l'analyse experimentale par une methode de conductivite. © 2011 Canadian Society for Chemical Engineering