Υπολογιστική μελέτη του τυρβώδους πεδίου ροής και ανάμειξης κατάντη φλογοσταθεροποιητών διαφορετικής γεωμετρίας, σε διάταξη πολύδισκου αναμείκτη –καυστήρα, υπό συνθήκες διαστρωματωμένης λειτουργίας
Η δημιουργία καινοτόμων διατάξεων καύσης και η βελτίωση των ήδη υπαρχόντων αποτελεί θέμα μελέτης για πολλές εργαστηριακές έρευνες και στόχο για τη σημερινή βιομηχανία. Σκοπός των συγκεκριμένων ερευνών είναι η επίτευξη λειτουργίας υψηλότερης απόδοσης και ταυτόχρονα φιλικότερης προς το περιβάλλον, των...
| Κύριος συγγραφέας: | |
|---|---|
| Άλλοι συγγραφείς: | |
| Γλώσσα: | Greek |
| Έκδοση: |
2021
|
| Θέματα: | |
| Διαθέσιμο Online: | http://hdl.handle.net/10889/14873 |
| id |
nemertes-10889-14873 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| institution |
UPatras |
| collection |
Nemertes |
| language |
Greek |
| topic |
Τυρβώδες πεδίο μείξης Σταθεροποιητικά σώματα Μοντέλο μεγάλων δινών Διαστρωμάτωση προπανίου Turbulent mixing field Bluff bodies Large eddy simulations Propane stratification |
| spellingShingle |
Τυρβώδες πεδίο μείξης Σταθεροποιητικά σώματα Μοντέλο μεγάλων δινών Διαστρωμάτωση προπανίου Turbulent mixing field Bluff bodies Large eddy simulations Propane stratification Παγώνης, Κωνσταντίνος Υπολογιστική μελέτη του τυρβώδους πεδίου ροής και ανάμειξης κατάντη φλογοσταθεροποιητών διαφορετικής γεωμετρίας, σε διάταξη πολύδισκου αναμείκτη –καυστήρα, υπό συνθήκες διαστρωματωμένης λειτουργίας |
| description |
Η δημιουργία καινοτόμων διατάξεων καύσης και η βελτίωση των ήδη υπαρχόντων αποτελεί θέμα μελέτης για πολλές εργαστηριακές έρευνες και στόχο για τη σημερινή βιομηχανία. Σκοπός των συγκεκριμένων ερευνών είναι η επίτευξη λειτουργίας υψηλότερης απόδοσης και ταυτόχρονα φιλικότερης προς το περιβάλλον, των διατάξεων καύσης. Σε εργαστηριακό επίπεδο οι παράμετροι που συναντώνται έχουν πολλές φορές απόκλιση από την πραγματικότητα, αλλά έχουν προσφέρει σημαντικές πληροφορίες για τη μελέτη της καύσης καθώς και για την εξέλιξη διαφόρων υπολογιστικών και πειραματικών μεθόδων.
Στη συγκεκριμένη εργασία έγινε προσπάθεια διερεύνησης του τυρβώδους πεδίου ροής και των χαρακτηριστικών ανάμειξης γύρω από σταθεροποιητικά σώματα. Για τη μελέτη χρησιμοποιήθηκε ένα στερεό σώμα που αποτελείται από τρείς επάλληλους δίσκους, οι οποίοι σχηματίζουν δύο κοιλότητες. Οι κοιλότητες αυτές μέσω των ζωνών ανακυκλοφορίας συμβάλουν στην προ-ανάμειξη του αέρα και του καυσίμου καθώς, το οποίο εισέρχεται από τον δεύτερο κατά σειρά δίσκο και καταλήγει ως διαστρωματωμένο μείγμα στην περιοχή της σταθεροποίησης της ροής.
Ειδικότερα δημιουργήθηκαν και μελετήθηκαν τέσσερις διαφορετικές γεωμετρίες σταθεροποιητικών σωμάτων. Δύο από τα σώματα ήταν κωνικού σχήματος με διαμέτρους 25 και 36 χιλιοστών και τα άλλα δύο σώματα είχαν σχήμα δίσκου με αντίστοιχες διαμέτρους. Η θερμοκρασία στην οποία έγιναν οι προσομοιώσεις ήταν 300K και η παροχή του καυσίμου προπανίου και για τις τέσσερις γεωμετρίες ήταν σε τέτοιο ποσοστό ώστε να επέρχεται το φαινόμενο της απόσβεσης της φλόγας, δηλαδή με πάρα πολύ φτωχό μείγμα. Οι προσομοιώσεις έγιναν με τη χρήση του προγράμματος Ansys Fluent. Για τον υπολογισμό της τύρβης χρησιμοποιήθηκε το μοντέλο LES και τα αποτελέσματα που προέκυψαν αφορούν τα πεδία ταχυτήτων και τις συγκεντρώσεις του προπανίου στο ακτινικό διάκενο μεταξύ σταθεροποιητικού σώματος και σωλήνα εισαγωγής του αέρα, καθώς και στην περιοχή ανακυκλοφορίας κατάντη του σταθεροποιητικού σώματος. |
| author2 |
Pagonis, Konstantinos |
| author_facet |
Pagonis, Konstantinos Παγώνης, Κωνσταντίνος |
| author |
Παγώνης, Κωνσταντίνος |
| author_sort |
Παγώνης, Κωνσταντίνος |
| title |
Υπολογιστική μελέτη του τυρβώδους πεδίου ροής και ανάμειξης κατάντη φλογοσταθεροποιητών διαφορετικής γεωμετρίας, σε διάταξη πολύδισκου αναμείκτη –καυστήρα, υπό συνθήκες διαστρωματωμένης λειτουργίας |
| title_short |
Υπολογιστική μελέτη του τυρβώδους πεδίου ροής και ανάμειξης κατάντη φλογοσταθεροποιητών διαφορετικής γεωμετρίας, σε διάταξη πολύδισκου αναμείκτη –καυστήρα, υπό συνθήκες διαστρωματωμένης λειτουργίας |
| title_full |
Υπολογιστική μελέτη του τυρβώδους πεδίου ροής και ανάμειξης κατάντη φλογοσταθεροποιητών διαφορετικής γεωμετρίας, σε διάταξη πολύδισκου αναμείκτη –καυστήρα, υπό συνθήκες διαστρωματωμένης λειτουργίας |
| title_fullStr |
Υπολογιστική μελέτη του τυρβώδους πεδίου ροής και ανάμειξης κατάντη φλογοσταθεροποιητών διαφορετικής γεωμετρίας, σε διάταξη πολύδισκου αναμείκτη –καυστήρα, υπό συνθήκες διαστρωματωμένης λειτουργίας |
| title_full_unstemmed |
Υπολογιστική μελέτη του τυρβώδους πεδίου ροής και ανάμειξης κατάντη φλογοσταθεροποιητών διαφορετικής γεωμετρίας, σε διάταξη πολύδισκου αναμείκτη –καυστήρα, υπό συνθήκες διαστρωματωμένης λειτουργίας |
| title_sort |
υπολογιστική μελέτη του τυρβώδους πεδίου ροής και ανάμειξης κατάντη φλογοσταθεροποιητών διαφορετικής γεωμετρίας, σε διάταξη πολύδισκου αναμείκτη –καυστήρα, υπό συνθήκες διαστρωματωμένης λειτουργίας |
| publishDate |
2021 |
| url |
http://hdl.handle.net/10889/14873 |
| work_keys_str_mv |
AT pagōnēskōnstantinos ypologistikēmeletētoutyrbōdouspediouroēskaianameixēskatantēphlogostatheropoiētōndiaphoretikēsgeōmetriassediataxēpolydiskouanameiktēkaustērayposynthēkesdiastrōmatōmenēsleitourgias AT pagōnēskōnstantinos simulationoftheturbulentflowandmixingfieldsdownstreamofdifferentbluffbodygeometriesinanovelpremixerburnerarrayunderinletmixturestratification |
| _version_ |
1771297351121502208 |
| spelling |
nemertes-10889-148732022-09-05T20:40:50Z Υπολογιστική μελέτη του τυρβώδους πεδίου ροής και ανάμειξης κατάντη φλογοσταθεροποιητών διαφορετικής γεωμετρίας, σε διάταξη πολύδισκου αναμείκτη –καυστήρα, υπό συνθήκες διαστρωματωμένης λειτουργίας Simulation of the turbulent flow and mixing fields downstream of different bluff body geometries, in a novel premixer-burner array, under inlet mixture stratification Παγώνης, Κωνσταντίνος Pagonis, Konstantinos Τυρβώδες πεδίο μείξης Σταθεροποιητικά σώματα Μοντέλο μεγάλων δινών Διαστρωμάτωση προπανίου Turbulent mixing field Bluff bodies Large eddy simulations Propane stratification Η δημιουργία καινοτόμων διατάξεων καύσης και η βελτίωση των ήδη υπαρχόντων αποτελεί θέμα μελέτης για πολλές εργαστηριακές έρευνες και στόχο για τη σημερινή βιομηχανία. Σκοπός των συγκεκριμένων ερευνών είναι η επίτευξη λειτουργίας υψηλότερης απόδοσης και ταυτόχρονα φιλικότερης προς το περιβάλλον, των διατάξεων καύσης. Σε εργαστηριακό επίπεδο οι παράμετροι που συναντώνται έχουν πολλές φορές απόκλιση από την πραγματικότητα, αλλά έχουν προσφέρει σημαντικές πληροφορίες για τη μελέτη της καύσης καθώς και για την εξέλιξη διαφόρων υπολογιστικών και πειραματικών μεθόδων. Στη συγκεκριμένη εργασία έγινε προσπάθεια διερεύνησης του τυρβώδους πεδίου ροής και των χαρακτηριστικών ανάμειξης γύρω από σταθεροποιητικά σώματα. Για τη μελέτη χρησιμοποιήθηκε ένα στερεό σώμα που αποτελείται από τρείς επάλληλους δίσκους, οι οποίοι σχηματίζουν δύο κοιλότητες. Οι κοιλότητες αυτές μέσω των ζωνών ανακυκλοφορίας συμβάλουν στην προ-ανάμειξη του αέρα και του καυσίμου καθώς, το οποίο εισέρχεται από τον δεύτερο κατά σειρά δίσκο και καταλήγει ως διαστρωματωμένο μείγμα στην περιοχή της σταθεροποίησης της ροής. Ειδικότερα δημιουργήθηκαν και μελετήθηκαν τέσσερις διαφορετικές γεωμετρίες σταθεροποιητικών σωμάτων. Δύο από τα σώματα ήταν κωνικού σχήματος με διαμέτρους 25 και 36 χιλιοστών και τα άλλα δύο σώματα είχαν σχήμα δίσκου με αντίστοιχες διαμέτρους. Η θερμοκρασία στην οποία έγιναν οι προσομοιώσεις ήταν 300K και η παροχή του καυσίμου προπανίου και για τις τέσσερις γεωμετρίες ήταν σε τέτοιο ποσοστό ώστε να επέρχεται το φαινόμενο της απόσβεσης της φλόγας, δηλαδή με πάρα πολύ φτωχό μείγμα. Οι προσομοιώσεις έγιναν με τη χρήση του προγράμματος Ansys Fluent. Για τον υπολογισμό της τύρβης χρησιμοποιήθηκε το μοντέλο LES και τα αποτελέσματα που προέκυψαν αφορούν τα πεδία ταχυτήτων και τις συγκεντρώσεις του προπανίου στο ακτινικό διάκενο μεταξύ σταθεροποιητικού σώματος και σωλήνα εισαγωγής του αέρα, καθώς και στην περιοχή ανακυκλοφορίας κατάντη του σταθεροποιητικού σώματος. The creation of innovative combustors and the improvement of the already existing ones is the subject of many laboratory experiments and also the focus of the combustion community. These researches are aiming to make the burners more efficient and more eco-friendly. Although in laboratory scale tests there is a deviation between the results and the values of technical systems, they have provided important information for the advance of computational and experimental approaches. In the present work, an attempt was made to investigate the turbulent flow field and the mixing characteristics in a pre-mixer burner array under the effect of different bluff body geometries. The bluff body used in this study consists of three concentric disks and the way that they are connected forms two cavities. These cavities create recirculation zones which contribute to pre-mixing of the air with the fuel, which enters form the second disc and after mixing with air it reaches the stabilizing area as a stratified mixture. Four different geometries of bluff bodies were created and studied. Two of the bluff bodies were conical shaped and they were designed with diameters of 25 and 36 millimeter each, the other two bodies were designed as discs with the same diameters as the conical. In the simulations, inlet air temperature was set at value of 300K, and the fuel flow was at the blow off limit. All thesimulations were performed using the Ansys Fluent software. LES(Large Eddy Simulation) model of the Fluent software was used to compute the turbulence values. The results are presenting the velocity fields and the concentration of the fuel downstream of the bluff body and at the annular gap between the bluff body and the central tube. 2021-06-28T20:46:06Z 2021-06-28T20:46:06Z 2021-06-27 http://hdl.handle.net/10889/14873 gr application/pdf |
