Υπολογιστική διερεύνηση υδροδυναμικών χαρακτηριστικών μίξης διφασικής ροής αέρα νερού σε microchannel T-junction και προσδιορισμός του μήκους του παρατηρούμενου ροϊκού μοτίβου για διάφορες ροϊκές συνθήκες εισόδου

• Κύριος συγγραφέας: Πυριόχος, Αναστάσιος-Ιωσήφ
• Άλλοι συγγραφείς: Μάργαρης, Διονύσιος
• Μορφή: Thesis
• Γλώσσα: Greek
• Έκδοση: 2019
• Θέματα: Διφασική υπολογιστική διερεύνηση; Ροή; Tee junction microchannel; Two phase flow; Computational study

Η παρούσα διπλωματική εργασία έχει σκοπό, την μελέτη των υδροδυναμικών χαρακτηριστικών διφασικής ροής αέρα-νερού σε οριζόντιο Τ-Junction microchannel και τον υπολογισμό του μήκους της slug ροής, όπου αυτή αναπτύσσεται. Ως microchannel ορίζεται κυκλικός αγωγός ο οποίος έχει αδιάστατο αριθμό Bond < 3.368, όπου ο Bond ορίζεται ως εξής: Βο = (ρgd^2)/σ (1). Επιπρόσθετα, μελετήθηκε η επιρροή διάφορων παραγόντων στο παρατηρούμενο μήκος Slug των φάσεων. Οι παράγοντες αυτοί είναι: Τα μέτρα των ταχυτήτων εισόδου της εκάστοτε φάσης. Η πραγματική ογκομετρική παροχή της εκάστοτε φάσης. Ο τρόπος μίξης των δύο φάσεων. Η μελέτη αυτή δύναται να πραγματοποιηθεί με δύο τρόπους, είτε πειραματικά είτε με προσομοίωση των συνθηκών του πειράματος στον υπολογιστή. Στην εν λόγω περίπτωση εργάστηκα με τον δεύτερο τρόπο χρησιμοποιώντας το πακέτο λογισμικού ANSYS fluent. Η μελέτη έγινε για τις εξής ταχύτητες εισόδου για την εκάστοτε φάση : UG = 0.05 m/s , UG = 0.1 m/s και UL = 0.02 m/s , UL = 0.05 m/s , UL = 0.15 m/s και UL = 0.2 m/s. Επιπρόσθετα, ερευνήθηκε η επίδραση της αλλαγής διαμέτρου εισόδου. Οι διάμετροι που εξετάστηκαν είναι οι εξής τέσσερις (4): D = 0.25 mm , D = 0.75 mm , D = 1 mm και D = 3 mm. Η γεωμετρία κατασκευάστηκε στο Design Modeler και αποτελείται από έναν οριζόντιο Τ αγωγό οι διαστάσεις του οποίου είναι εξαρτώμενες της διαμέτρου εισόδου. Συγκεκριμένα, το μήκος εισόδου και για τις δύο (2) φάσεις είναι 2.5 φορές η διάμετρος εισόδου ενώ το συνολικό μήκος του αγωγού είναι εξήντα (60) φορές η διάμετρος εισόδου. Η προσομοίωση ήταν δισδιάστατη για όλες τις περιπτώσεις , με το κατάλληλο υπολογιστικό πλέγμα κάθε φορά και διεξήχθη με την χρήση του κώδικα Fluent. Επιπρόσθετα, για την περίπτωση του 1 mm έγινε και προσομοίωσή τριών διαστάσεων για την αντίστοιχη σύγκριση των αποτελεσμάτων με αυτά της δισδιάστατης. Τέλος, το πολυφασικό μοντέλο που επιλέχθηκε για την διεξαγωγή της είναι το Volume Of Fluid (VOF) και δεδομένου ότι η αναπτυσσόμενη ροή είναι στρωτή δεν επιλέχθηκε κάποιο μοντέλο τύρβης.