Υπολογιστική και πειραματική διερεύνηση διφασικής ροής σε σύστημα διαχωρισμού με διακλάδωση τύπου Τ και κλίση πλευρικού βραχίονα 45ο
Η παρούσα εργασία έχει ως αντικείμενο τον υπολογισμό σημαντικών παραμέτρων των διφασικών ροών σε μία απλή διάταξη με διαχωριστή τύπου-Τ, και τη βελτιστοποίηση αυτών. Σημαντικές έννοιες όπως το κλάσμα κενού, ο βαθμός διαχωρισμού των φάσεων, η βαθμίδα πίεσης κ.α. γίνονται κατανοητές και διερευνώνται θ...
| Κύριος συγγραφέας: | |
|---|---|
| Άλλοι συγγραφείς: | |
| Γλώσσα: | Greek |
| Έκδοση: |
2021
|
| Θέματα: | |
| Διαθέσιμο Online: | http://hdl.handle.net/10889/14574 |
| id |
nemertes-10889-14574 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| institution |
UPatras |
| collection |
Nemertes |
| language |
Greek |
| topic |
Διφασική ροή Διαχωριστής τύπου-Τ Βαθμός διαχωρισμού Κλάσμα κενού Two-phase flow T-junction separator Phase separation Void fraction |
| spellingShingle |
Διφασική ροή Διαχωριστής τύπου-Τ Βαθμός διαχωρισμού Κλάσμα κενού Two-phase flow T-junction separator Phase separation Void fraction Λυμπερόπουλος, Γεώργιος Υπολογιστική και πειραματική διερεύνηση διφασικής ροής σε σύστημα διαχωρισμού με διακλάδωση τύπου Τ και κλίση πλευρικού βραχίονα 45ο |
| description |
Η παρούσα εργασία έχει ως αντικείμενο τον υπολογισμό σημαντικών παραμέτρων των διφασικών ροών σε μία απλή διάταξη με διαχωριστή τύπου-Τ, και τη βελτιστοποίηση αυτών. Σημαντικές έννοιες όπως το κλάσμα κενού, ο βαθμός διαχωρισμού των φάσεων, η βαθμίδα πίεσης κ.α. γίνονται κατανοητές και διερευνώνται θεωρητικά, υπολογιστικά αλλά και πειραματικά.
Η θεωρητική ανάλυση αποσκοπεί στη χρήση των εμπειρικών μοντέλων υπολογισμού πτώσης πίεσης σε μία ευρεία ποικιλία διφασικών ροών, με διαφορετικές ογκομετρικές παροχές αέρα και νερού. Εξετάζονται η αξιοπιστία και ευελιξία του ομογενούς μοντέλου, του μοντέλου του Friedel αλλά και του μοντέλου Beggs-Brill, όπως επίσης και του ροϊκού χάρτη του Baker στην πρόβλεψη των εμφανιζόμενων μοτίβων ροής.
Η υπολογιστική διερεύνηση ξεκινά με την τρισδιάστατη κατασκευή της εξεταζόμενης γεωμετρίας στο περιβάλλον του ANSYS Fluent και συνεχίζει με τη δημιουργία υπολογιστικού πλέγματος πεπερασμένων στοιχείων. Έπειτα πραγματοποιείται η εισαγωγή παραμέτρων ροής και η εκτέλεση διαφόρων προσομοιώσεων για τις ίδιες παροχές αέρα και νερού που αναλύθηκαν θεωρητικά. Η διεργασία αυτή ολοκληρώνεται με την εξαγωγή αποτελεσμάτων όσον αφορά την βαθμίδα πίεσης, τη μέση ταχύτητα του μίγματος, το ποσοστό συμπαράσυρσης της υγρής φάσης στον πλευρικό αγωγό και το βαθμό διαχωρισμού των φάσεων.
Κατόπιν, πραγματοποίειται μία πειραματική εκτέλεση της προηγούμενης προσομοιωμένης διαδικασίας. Επεξηγείται και απεικονίζεται η χρησιμοποιούμενη πειραματική διάταξη. Περιγράφεται η διαδικασία του πειράματος και έπειτα, τα εξεταζόμενα μεγέθη μετρώνται και καταγράφονται.
Τέλος, πραγματοποιέιται μία συγκριτική αξιολόγηση και ερμήνευση των θεωρητικών, υπολογιστικών, και πειραματικών δεδομένων που προέκυψαν. Σκοπός της σύγκρισης αυτής είναι η εύρεση της βέλτιστης εκ των μεθόδων προσέγγισης των διφασικών ροών, αλλά και η καλύτερη κατανόηση του περίπλοκου αυτού φαινομένου. |
| author2 |
Lymperopoulos, George |
| author_facet |
Lymperopoulos, George Λυμπερόπουλος, Γεώργιος |
| author |
Λυμπερόπουλος, Γεώργιος |
| author_sort |
Λυμπερόπουλος, Γεώργιος |
| title |
Υπολογιστική και πειραματική διερεύνηση διφασικής ροής σε σύστημα διαχωρισμού με διακλάδωση τύπου Τ και κλίση πλευρικού βραχίονα 45ο |
| title_short |
Υπολογιστική και πειραματική διερεύνηση διφασικής ροής σε σύστημα διαχωρισμού με διακλάδωση τύπου Τ και κλίση πλευρικού βραχίονα 45ο |
| title_full |
Υπολογιστική και πειραματική διερεύνηση διφασικής ροής σε σύστημα διαχωρισμού με διακλάδωση τύπου Τ και κλίση πλευρικού βραχίονα 45ο |
| title_fullStr |
Υπολογιστική και πειραματική διερεύνηση διφασικής ροής σε σύστημα διαχωρισμού με διακλάδωση τύπου Τ και κλίση πλευρικού βραχίονα 45ο |
| title_full_unstemmed |
Υπολογιστική και πειραματική διερεύνηση διφασικής ροής σε σύστημα διαχωρισμού με διακλάδωση τύπου Τ και κλίση πλευρικού βραχίονα 45ο |
| title_sort |
υπολογιστική και πειραματική διερεύνηση διφασικής ροής σε σύστημα διαχωρισμού με διακλάδωση τύπου τ και κλίση πλευρικού βραχίονα 45ο |
| publishDate |
2021 |
| url |
http://hdl.handle.net/10889/14574 |
| work_keys_str_mv |
AT lymperopoulosgeōrgios ypologistikēkaipeiramatikēdiereunēsēdiphasikēsroēssesystēmadiachōrismoumediakladōsētypoutkaiklisēpleurikoubrachiona45o AT lymperopoulosgeōrgios computationalandexperimentalinvestigationoftwophaseflowdividingata45oinclinedtjunctionbranch |
| _version_ |
1771297256480178176 |
| spelling |
nemertes-10889-145742022-09-05T14:06:41Z Υπολογιστική και πειραματική διερεύνηση διφασικής ροής σε σύστημα διαχωρισμού με διακλάδωση τύπου Τ και κλίση πλευρικού βραχίονα 45ο Computational and experimental investigation of two-phase flow dividing at a 45o inclined T-junction branch Λυμπερόπουλος, Γεώργιος Lymperopoulos, George Διφασική ροή Διαχωριστής τύπου-Τ Βαθμός διαχωρισμού Κλάσμα κενού Two-phase flow T-junction separator Phase separation Void fraction Η παρούσα εργασία έχει ως αντικείμενο τον υπολογισμό σημαντικών παραμέτρων των διφασικών ροών σε μία απλή διάταξη με διαχωριστή τύπου-Τ, και τη βελτιστοποίηση αυτών. Σημαντικές έννοιες όπως το κλάσμα κενού, ο βαθμός διαχωρισμού των φάσεων, η βαθμίδα πίεσης κ.α. γίνονται κατανοητές και διερευνώνται θεωρητικά, υπολογιστικά αλλά και πειραματικά. Η θεωρητική ανάλυση αποσκοπεί στη χρήση των εμπειρικών μοντέλων υπολογισμού πτώσης πίεσης σε μία ευρεία ποικιλία διφασικών ροών, με διαφορετικές ογκομετρικές παροχές αέρα και νερού. Εξετάζονται η αξιοπιστία και ευελιξία του ομογενούς μοντέλου, του μοντέλου του Friedel αλλά και του μοντέλου Beggs-Brill, όπως επίσης και του ροϊκού χάρτη του Baker στην πρόβλεψη των εμφανιζόμενων μοτίβων ροής. Η υπολογιστική διερεύνηση ξεκινά με την τρισδιάστατη κατασκευή της εξεταζόμενης γεωμετρίας στο περιβάλλον του ANSYS Fluent και συνεχίζει με τη δημιουργία υπολογιστικού πλέγματος πεπερασμένων στοιχείων. Έπειτα πραγματοποιείται η εισαγωγή παραμέτρων ροής και η εκτέλεση διαφόρων προσομοιώσεων για τις ίδιες παροχές αέρα και νερού που αναλύθηκαν θεωρητικά. Η διεργασία αυτή ολοκληρώνεται με την εξαγωγή αποτελεσμάτων όσον αφορά την βαθμίδα πίεσης, τη μέση ταχύτητα του μίγματος, το ποσοστό συμπαράσυρσης της υγρής φάσης στον πλευρικό αγωγό και το βαθμό διαχωρισμού των φάσεων. Κατόπιν, πραγματοποίειται μία πειραματική εκτέλεση της προηγούμενης προσομοιωμένης διαδικασίας. Επεξηγείται και απεικονίζεται η χρησιμοποιούμενη πειραματική διάταξη. Περιγράφεται η διαδικασία του πειράματος και έπειτα, τα εξεταζόμενα μεγέθη μετρώνται και καταγράφονται. Τέλος, πραγματοποιέιται μία συγκριτική αξιολόγηση και ερμήνευση των θεωρητικών, υπολογιστικών, και πειραματικών δεδομένων που προέκυψαν. Σκοπός της σύγκρισης αυτής είναι η εύρεση της βέλτιστης εκ των μεθόδων προσέγγισης των διφασικών ροών, αλλά και η καλύτερη κατανόηση του περίπλοκου αυτού φαινομένου. The purpose of this project is the calculation and the optimization of important parameters of two-phase flows in a simple T-junction setup. Important terms such as the void fraction, phase separation and the pressure drop are understood and investigated theoretically, computationally and experimentally. The theoretical analysis aims to use empirical models for the calculation of the pressure drop in a wide variety of two-phase flows, with various volumetric intakes of air and water. The reliability and flexibility of the Homogenous model, the Friedel model, the Beggs-Brill model as well as the precision of the Baker flow chart for horizontal flows in predicting flow patterns, are thoroughly examined. The computational investigation begins with the construction of the examined geometry in 3D in the environment of ANSYS Fluent, and continues with the creation of a computational nexus of finite elements. After that, the insertion of flow parameters and the execution of simulations for the same volumetric intakes that were previously analysed theoretically is carried out. This research is concluded by producing results regarding the pressure drop, the average velocity of the mixture, the percentage of liquid take-off in the side arm of the T-junction as well as the phase separation percentage. Afterwards, an experiment is conducted to better approximate the previously simulated procedure. The setup of the experiment is depicted and explained. The experiment is thoroughly described and eventually, the examined flow parameters are measured and recorded. Finally, an interpretation of the theoretical, computational and experimental results and a comparison between them is actualised. The aim of this process is the discovery of the most precise method used in approaching two-phase flows, as well as the better understanding of this complicated phenomenon. 2021-03-03T07:28:13Z 2021-03-03T07:28:13Z 2021-03-10 http://hdl.handle.net/10889/14574 gr application/pdf |
