Παραμετρική μελέτη διατάξεων ταχείας ανάμειξης και εξάτμισης δέσμης σταγονιδίων καυσίμου σε συρρέον τυρβώδες ρεύμα θερμού αέρα
Τα φαινόμενα της καύσης, διατηρούν έως σήμερα βασικό ρόλο σε πληθώρα εφαρμογών, όπως παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας, μεταφορές, οικιακή θέρμανση κλπ. Συνεπώς η βελτιστοποίηση αυτών των διατάξεων αποτελεί βασικό κομμάτι επιστημονικής έρευνας. Η συγκεκριμένη έρευνα, εστιάζει ως επί το πλείστον σε δύο...
| Κύριος συγγραφέας: | |
|---|---|
| Άλλοι συγγραφείς: | |
| Γλώσσα: | Greek |
| Έκδοση: |
2020
|
| Θέματα: | |
| Διαθέσιμο Online: | http://hdl.handle.net/10889/14002 |
| id |
nemertes-10889-14002 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| institution |
UPatras |
| collection |
Nemertes |
| language |
Greek |
| topic |
Βελτιστοποίηση διεργασίας καύσης Μοντέλα τύρβης rans Διφασικές ροές σταγονιδίων - αέρα Εξάτμιση υγρών σταγονιδίων Combustion process optimization Reynolds-averaged navier-stokes models Two-phase droplet - air flows Spray evaporation |
| spellingShingle |
Βελτιστοποίηση διεργασίας καύσης Μοντέλα τύρβης rans Διφασικές ροές σταγονιδίων - αέρα Εξάτμιση υγρών σταγονιδίων Combustion process optimization Reynolds-averaged navier-stokes models Two-phase droplet - air flows Spray evaporation Μαθιουδάκης, Χαράλαμπος Παραμετρική μελέτη διατάξεων ταχείας ανάμειξης και εξάτμισης δέσμης σταγονιδίων καυσίμου σε συρρέον τυρβώδες ρεύμα θερμού αέρα |
| description |
Τα φαινόμενα της καύσης, διατηρούν έως σήμερα βασικό ρόλο σε πληθώρα εφαρμογών, όπως παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας, μεταφορές, οικιακή θέρμανση κλπ. Συνεπώς η βελτιστοποίηση αυτών των διατάξεων αποτελεί βασικό κομμάτι επιστημονικής έρευνας. Η συγκεκριμένη έρευνα, εστιάζει ως επί το πλείστον σε δύο βασικούς τομείς: Την μείωση του κόστους παραγωγής ενέργειας καθώς και την ελαχιστοποίηση των εκπεμπόμενων ρύπων, οι οποίοι είναι βλαβεροί τόσο για τον άνθρωπο, όσο και για το περιβάλλον.
Όσον αφορά τα υγρά καύσιμα, μια βασική μεθοδολογία που έχει κατά καιρούς προταθεί και μελετηθεί, αποτελεί η εξάτμιση του καυσίμου πριν αυτό εισέλθει στον εκάστοτε θάλαμο καύσης. Με αυτόν τον τρόπο, η ουσία εισέρχεται απευθείας σε αέρια φάση με αποτέλεσμα η απόδοση της διεργασίας της καύσης να είναι υψηλότερη, ενώ παράλληλα περιορίζεται και ο αριθμός των εκπεμπόμενων ρύπων, όπως ΝΟx, SOx, CO κλπ.
Στην συγκεκριμένη εργασία, γίνεται μια προσπάθεια παρουσίασης των βασικών βημάτων που λαμβάνουν χώρα, προκειμένου να καταστρωθεί μια υπολογιστική προσομοίωση, με στόχο την αύξηση της απόδοσης της καύσης της απόδοσης της καύσης. Ιδιαίτερη έμφαση δίνεται στα μοντέλα τύρβης, από τα οποία ο χρήστης μπορεί να επιλέξει αυτό που προσομοιώνει καλύτερα το εκάστοτε φαινόμενο.
Επιπλέον, η εργασία αυτή εστιάζει και στις διφασικές ροές σταγονιδίων – αέρα, στο θεωρητικό υπόβαθρο που απαιτείται για την κατανόησή τους, καθώς και στα υπολογιστικά μοντέλα τα οποία προσομοιάζουν την συμπεριφορά τους. Αξίζει επίσης να σημειωθεί, ότι γίνεται αναφορά σε φαινόμενα εξάτμισης υγρών σταγονιδίων, ενώ πραγματοποιείται παρουσίαση των θεωρητικών μοντέλων που προσομοιάζουν την παραπάνω διεργασία.
Τέλος, ας σημειωθεί ότι ενώ οι παραπάνω μεθοδολογίες προσομοίωσης μπορούν να εφαρμοστούν σε κάθε διαθέσιμο πακέτο υπολογιστικής ρευστοδυναμικής, στα πλαίσια της συγκεκριμένης εργασίας γίνεται χρήση του υπολογιστικού πακέτου Fluent της εταιρίας ANSYS. |
| author2 |
Mathioudakis, Charalampos |
| author_facet |
Mathioudakis, Charalampos Μαθιουδάκης, Χαράλαμπος |
| author |
Μαθιουδάκης, Χαράλαμπος |
| author_sort |
Μαθιουδάκης, Χαράλαμπος |
| title |
Παραμετρική μελέτη διατάξεων ταχείας ανάμειξης και εξάτμισης δέσμης σταγονιδίων καυσίμου σε συρρέον τυρβώδες ρεύμα θερμού αέρα |
| title_short |
Παραμετρική μελέτη διατάξεων ταχείας ανάμειξης και εξάτμισης δέσμης σταγονιδίων καυσίμου σε συρρέον τυρβώδες ρεύμα θερμού αέρα |
| title_full |
Παραμετρική μελέτη διατάξεων ταχείας ανάμειξης και εξάτμισης δέσμης σταγονιδίων καυσίμου σε συρρέον τυρβώδες ρεύμα θερμού αέρα |
| title_fullStr |
Παραμετρική μελέτη διατάξεων ταχείας ανάμειξης και εξάτμισης δέσμης σταγονιδίων καυσίμου σε συρρέον τυρβώδες ρεύμα θερμού αέρα |
| title_full_unstemmed |
Παραμετρική μελέτη διατάξεων ταχείας ανάμειξης και εξάτμισης δέσμης σταγονιδίων καυσίμου σε συρρέον τυρβώδες ρεύμα θερμού αέρα |
| title_sort |
παραμετρική μελέτη διατάξεων ταχείας ανάμειξης και εξάτμισης δέσμης σταγονιδίων καυσίμου σε συρρέον τυρβώδες ρεύμα θερμού αέρα |
| publishDate |
2020 |
| url |
http://hdl.handle.net/10889/14002 |
| work_keys_str_mv |
AT mathioudakēscharalampos parametrikēmeletēdiataxeōntacheiasanameixēskaiexatmisēsdesmēsstagonidiōnkausimousesyrreontyrbōdesreumathermouaera AT mathioudakēscharalampos comparisonofdifferentmixergeometrieseffectivenessinmixingandvaporizationofmonodispersedevaporatingfuelsprayinaturbulentcrossflowofpreheatedair |
| _version_ |
1771297147658960896 |
| spelling |
nemertes-10889-140022022-09-05T05:37:49Z Παραμετρική μελέτη διατάξεων ταχείας ανάμειξης και εξάτμισης δέσμης σταγονιδίων καυσίμου σε συρρέον τυρβώδες ρεύμα θερμού αέρα Comparison of different mixer geometries effectiveness in mixing and vaporization of mono-dispersed evaporating fuel spray, in a turbulent crossflow of preheated air Μαθιουδάκης, Χαράλαμπος Mathioudakis, Charalampos Βελτιστοποίηση διεργασίας καύσης Μοντέλα τύρβης rans Διφασικές ροές σταγονιδίων - αέρα Εξάτμιση υγρών σταγονιδίων Combustion process optimization Reynolds-averaged navier-stokes models Two-phase droplet - air flows Spray evaporation Τα φαινόμενα της καύσης, διατηρούν έως σήμερα βασικό ρόλο σε πληθώρα εφαρμογών, όπως παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας, μεταφορές, οικιακή θέρμανση κλπ. Συνεπώς η βελτιστοποίηση αυτών των διατάξεων αποτελεί βασικό κομμάτι επιστημονικής έρευνας. Η συγκεκριμένη έρευνα, εστιάζει ως επί το πλείστον σε δύο βασικούς τομείς: Την μείωση του κόστους παραγωγής ενέργειας καθώς και την ελαχιστοποίηση των εκπεμπόμενων ρύπων, οι οποίοι είναι βλαβεροί τόσο για τον άνθρωπο, όσο και για το περιβάλλον. Όσον αφορά τα υγρά καύσιμα, μια βασική μεθοδολογία που έχει κατά καιρούς προταθεί και μελετηθεί, αποτελεί η εξάτμιση του καυσίμου πριν αυτό εισέλθει στον εκάστοτε θάλαμο καύσης. Με αυτόν τον τρόπο, η ουσία εισέρχεται απευθείας σε αέρια φάση με αποτέλεσμα η απόδοση της διεργασίας της καύσης να είναι υψηλότερη, ενώ παράλληλα περιορίζεται και ο αριθμός των εκπεμπόμενων ρύπων, όπως ΝΟx, SOx, CO κλπ. Στην συγκεκριμένη εργασία, γίνεται μια προσπάθεια παρουσίασης των βασικών βημάτων που λαμβάνουν χώρα, προκειμένου να καταστρωθεί μια υπολογιστική προσομοίωση, με στόχο την αύξηση της απόδοσης της καύσης της απόδοσης της καύσης. Ιδιαίτερη έμφαση δίνεται στα μοντέλα τύρβης, από τα οποία ο χρήστης μπορεί να επιλέξει αυτό που προσομοιώνει καλύτερα το εκάστοτε φαινόμενο. Επιπλέον, η εργασία αυτή εστιάζει και στις διφασικές ροές σταγονιδίων – αέρα, στο θεωρητικό υπόβαθρο που απαιτείται για την κατανόησή τους, καθώς και στα υπολογιστικά μοντέλα τα οποία προσομοιάζουν την συμπεριφορά τους. Αξίζει επίσης να σημειωθεί, ότι γίνεται αναφορά σε φαινόμενα εξάτμισης υγρών σταγονιδίων, ενώ πραγματοποιείται παρουσίαση των θεωρητικών μοντέλων που προσομοιάζουν την παραπάνω διεργασία. Τέλος, ας σημειωθεί ότι ενώ οι παραπάνω μεθοδολογίες προσομοίωσης μπορούν να εφαρμοστούν σε κάθε διαθέσιμο πακέτο υπολογιστικής ρευστοδυναμικής, στα πλαίσια της συγκεκριμένης εργασίας γίνεται χρήση του υπολογιστικού πακέτου Fluent της εταιρίας ANSYS. Combustion phenomena, to date, maintain a key role in a variety of applications, such as power generation, transportation, home heating, etc. Therefore, the understanding of these phenomena has become a great part of scientific research. This research focuses mostly on two main areas: Reducing the cost of energy production and minimizing emissions, which are harmful to both humans and the environment. In the case of liquid fuels, a basic methodology that has been proposed and studied is the evaporation of the fuel before it enters the combustion chamber. In this way, the evaporated liquid fuel enters directly into the gaseous phase, resulting in higher efficiency of the combustion process. At the same time the concentration of pollutants emitted, such as NOx, SOx, CO etc. is reduced. This work aims to outline the basic steps that take place in order to complete a computational simulation, targeting the optimization combustion processes. Particular emphasis is paid to the available range of turbulence models, from which the user can choose. In addition, this work focuses on the two-phase droplet-air flows, the theoretical background required for their understanding, as well as the computational models that simulate their behavior. It is also worth noting that the phenomenon of liquid droplet evaporation is taken into account, while a presentation of the theoretical models that simulate the above process is made. Finally, it should be noted that while the above simulation methodologies can be applied to any available computational fluid dynamics package, in the context of this work, the Fluent computational package of ANSYS is used. 2020-10-08T11:59:50Z 2020-10-08T11:59:50Z 2020-10-14 http://hdl.handle.net/10889/14002 gr application/pdf |
