دانشگاه صنعتی مالک اشتر هیدروفیزیک 2476-7131 11 1 2025 08 23 Investigating the Effect of Hydrocyclone Geometric Modifications on Particle Separation Performance Using CFD–DPMInvestigate the Hydrocyclone Geometric Modifications Effect on Particle Separation Performance Using CFD–DPM Simulation بررسی اثر اصلاحات هندسی هیدروسیکلون بر عملکرد جداسازی ذرات با استفاده از شبیه‌سازی CFD–DPM 735158 FA نیلوفر یوسفی زوج گروه مهندسی مکانیک، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه یاسوج، یاسوج، ایران. صادق نیک بخت ناصرآباد گروه مهندسی انرژی، دانشکده نفت و گاز گچساران، دانشگاه یاسوج، گچساران، ایران. 0000-0002-7102-8356 حیدر هاشمی گروه مهندسی مکانیک، واحد یاسوج، دانشگاه آزاد اسلامی، یاسوج، ایران. Journal Article 2026 01 30 <span class="msoIns">In this study, the performance of a hydrocyclone is analyzed using Computational Fluid Dynamics (CFD) combined with the Discrete Phase Model (DPM) to predict the trajectories and fate of solid particles. The working fluid consists of water mixed with ferromagnetic powder, with an effective density of 2850 kg/m³, while the injected solid particles are copper (density 4000 kg/m³) and rock (density 1800 kg/m³), both with a diameter of 25 mm. Baseline simulation results show that all copper particles are discharged through the underflow, as expected, whereas a portion of the rock particles, due to having a lower density than the underflow fluid, become trapped in recirculation regions and a significant fraction exits through the overflow, which is undesirable for the separation process. To enhance separation efficiency, several geometric modifications are introduced, including extending the overflow pipe (vortex finder), reshaping the inlet cross‑section to a rectangular form while keeping the hydraulic diameter constant, and increasing the length of the conical section. After applying these modifications and injecting a larger number of particles (1398 copper and an equal number of rock particles), the results indicate a marked improvement in rock particle separation: the number of particles leaving through the overflow decreases by about 3%, and the fraction of rock particles discharged via the underflow increases by approximately 40–50% compared with the baseline configuration. These findings demonstrate that extending the vortex finder and optimizing the inlet and cone geometry can intensify the swirling flow field and promote the settling of lower‑density particles, thereby improving overall hydrocyclone performance.</span> در این مقاله، عملکرد یک هیدروسیکلون با استفاده از روش دینامیک سیالات محاسباتی و مدل فازگسسته برای پیش‌بینی مسیر و سرنوشت ذرات جامد بررسی شده است. سیال کاری شامل آب مخلوط با پودر فرومغناطیس با چگالی مؤثر 2850 kg/m³ بوده و ذرات جامد شامل مس با چگالی 4000 kg/m³ و سنگ با چگالی 1800 kg/m³ و قطر 25 میلی‌متر در هیدروسیکلون تزریق شده‌ است. نتایج مدل پایه نشان داد که تمام ذرات مس مطابق پیش‌بینی از خروجی پایینی دفع می‌شوند، اما بخشی از ذرات سنگ به‌دلیل چگالی کمتر از سیال تحتانی، در ناحیه جریان گیر افتاده و مقدار قابل توجهی از آنها از خروجی بالایی خارج می‌گردند که امری نامطلوب در فرآیند جداسازی است. به‌منظور بهبود عملکرد، اصلاحات هندسی شامل افزایش طول لوله خروجی بالایی، مستطیلی‌سازی مقطع ورودی در عین ثابت نگه داشتن قطر هیدرولیکی، و افزایش طول بخش مخروطی اعمال شده است. نتایج پس از اصلاح هندسه با تزریق تعداد بیشتر ذرات (1398 مس و به همین میزان سنگ) نشان داد که جداسازی ذرات سنگ به‌طور محسوسی بهبود یافته است؛ تعداد ذرات خروجی از دهانه بالایی حدود 3 درصد کاهش یافت و سهم ذرات سنگی که از خروجی پایینی دفع شدند حدود 40–50 درصد نسبت به حالت پایه افزایش پیدا کرد. این نتایج نشان می‌دهد که افزایش طول خروجی بالایی و بهینه‌سازی هندسه ورودی و مخروطی می‌تواند موجب تقویت میدان گردابه‌ای و افزایش نرخ غرق‌شدگی ذرات کم‌چگال‌تر گردد.