| Περίληψη: | Παλινδρομικές ροές ονομάζουμε τις μη μόνιμες ταλαντευόμενες ροές με μέση ταχύτητα ταλάντωσης μηδέν, οι οποίες θεωρούμε ότι οδηγούνται από την παλινδρομική κίνηση εμβόλου. Χαρακτηριστικό είναι ότι η κατεύθυνση της ροής αλλάζει σε κάθε μισό της περιόδου. Σημαντικό κομμάτι μελέτης αποτελεί το πρόβλημα της μεταφοράς θερμότητας σε θερμαινόμενους αγωγούς παλινδρομικής ροής που βρίσκει σημαντική εφαρμογή σε συστήματα εναλλακτών, σε κινητήρες Stirling και σε εφαρμογές της θερμοακουστικής.
Στην παρούσα εργασία γίνεται μια εισαγωγή στον τρόπο δημιουργίας και μελέτης των παλινδρομικών ροών και διεξάγεται η υπολογιστική προσομοίωση της στρωτής παλινδρομικής ροής ασυμπίεστου αέρα, σε κυκλικό αγωγό με ισοθερμοκρασιακά τοιχώματα. Η προσομοίωση γίνεται με το εμπορικό πακέτο υπολογιστικής ρευστοδυναμικής ANSYS Fluent 19.1. Η μελέτη της στρωτής παλινδρομικής ροής αναλύεται με βάση τις κύριες παραμέτρους, οι οποίες είναι ο λόγος μήκους προς την διάμετρο του αγωγού L/D, το αδιάστατο πλάτος ταλάντωσης A0, ο κινηματικός αριθμός Reynolds Reω και ο αριθμός Prandtl. Ακόμα παρουσιάζεται η κατανομή της ταχύτητας και της θερμοκρασίας κατά μήκος του αγωγού για διαφορετικής τιμές του κινηματικού αριθμού Reynolds και αναφέρεται η παρουσία του δακτυλιοειδούς φαινομένου το οποίο και αποτελεί χαρακτηριστικό της στρωτής παλινδρομικής ροής. Το δακτυλιοειδές φαινόμενο αποτελεί την εμφάνιση της μέγιστης ταχύτητας της ροής, κοντά στα τοιχώματα του αγωγού, σε στρωτές παλινδρομικές ροές, έναντι στο κέντρο του αγωγού, όπως συμβαίνει στην περίπτωση στρωτής μονοσήμαντης μόνιμης ροής σε αγωγό (ροή Hagen-Poiseuille).
Τέλος μελετάται η μεταφορά θερμότητας από τα τοιχώματα του αγωγού προς το παλινδρομών ρευστό για διαφορετικές τιμές του κινηματικού αριθμού Reynolds και αποδίδεται λαμβάνοντας υπόψιν τον τοπικό και μέσο τοπικό αριθμό Nusselt. Παρατηρείται ότι στις στρωτές παλινδρομικές ροές η μεταφορά θερμότητας αυξάνεται όσο αυξάνουμε την συχνότητα της ταλάντωσης για σταθερό πλάτος ταλάντωσης, καθώς επίσης και όσο αυξάνουμε το πλάτος της ταλάντωσης για σταθερή συχνότητα.
|
|---|
