Υπολογιστική διερεύνηση της επίδρασης στο ροϊκό και θερμικό πεδίο αγωγού ορθογωνικής διατομής ενός vortex generator τύπου επιπέδου πλακιδίου με οπή για διαφορετικές τιμές διαμέτρου οπής και γωνίας προσβολής του πλακιδίου

• Κύριος συγγραφέας: Κομματάς, Κυριάκος
• Άλλοι συγγραφείς: Kommatas, Kyriakos
• Γλώσσα: Greek
• Έκδοση: 2021
• Θέματα: Μεταφορά θερμότητας; Απώλειες πίεσης; Γεννήτρια στροβίλων; Ansys-fluent; Vortex generator; Heat transfer; Pressure drop; Reynolds

Αντικείμενο της παρούσας διπλωματικής εργασίας είναι η μελέτη της επίδρασης ενός vortex generator τύπου επιπέδου πλακιδίου με οπή στο ροϊκό και θερμικό πεδίο ενός θερμαινόμενου αγωγού ορθογωνικής διατομής από τον οποίο περνάει αέρας. Η διερεύνηση για την επίδραση του πλακιδίου γίνεται για διαφορετικές τιμές διαμέτρου οπής, γωνίας προσβολής και αριθμών Reynolds εισόδου του αέρα. Ο σκοπός της έρευνας είναι η βελτίωση της μεταφοράς θερμότητας, επιτυγχάνοντας παράλληλα όσο το δυνατόν χαμηλότερες απώλειες πίεσης. Η υπολογιστική ανάλυση πραγματοποιήθηκε εξ’ ολοκλήρου με τη χρήση του υπολογιστικού πακέτου ANSYS-Fluent. Στην αρχή σχεδιάστηκαν οι γεωμετρίες του προβλήματος, έπειτα δημιουργήθηκαν τα πλέγματα τους, και μετά αφού ρυθμίστηκαν οι παράμετροι και καθορίστηκαν οι συνοριακές συνθήκες, πραγματοποιήθηκε η επίλυση. Το μοντέλο τύρβης που χρησιμοποιήθηκε είναι το k-ε Realizable και επιπλέον ενεργοποιήθηκε το μοντέλο της ενέργειας. Οι προσομοιώσεις πραγματοποιήθηκαν για σταθερή θερμοκρασία στις εσωτερικές επιφάνειες του αγωγού ίση με 650 Kelvin και για θερμοκρασία εισόδου του αέρα 273 Kelvin. Στην αρχή έγινε διερεύνηση για τις διαφορετικές τιμές διαμέτρου της οπής (0,2,4,6,8 mm), από την οποία επιλέχθηκε η βέλτιστη διάμετρος. Αυτή στη συνέχεια εξετάστηκε και συγκρίθηκε με έναν άδειο αγωγό ίδιων διαστάσεων, για διαφορετικούς αριθμούς Reynolds εισόδου του αέρα (5,10,15,20,25 k). Έπειτα, για το πλακίδιο με την βέλτιστη διάμετρο που επιλέχθηκε, έγινε διερεύνηση ως προς τις διαφορετικές γωνίες προσβολής του (0,25,45,65,80 μοίρες). Μετά την εξαγωγή και τη σύγκριση των αποτελεσμάτων, επιλέχθηκε το πλακίδιο με την γωνία που παρουσίασε τα καλύτερα αποτελέσματα. Τέλος, μελετήθηκε και συγκρίθηκε με έναν άδειο αγωγό ίδιων διαστάσεων για Reynolds εισόδου του αέρα (5,10,15,20,25 k). Για κάθε προσομοίωση που εκτελέστηκε υπολογίστηκε η μέση θερμοκρασία στην έξοδο του αγωγού, ο μέσος αριθμός Nusselt και ο παράγοντας πίεσης Darcy (συντελεστής πτώσης πίεσης) και ύστερα κατασκευάστηκαν τα διαγράμματα των παραπάνω μεγεθών συναρτήσει της εκάστοτε παραμέτρου. Κλείνοντας, αναλύθηκαν τα συμπεράσματα που προέκυψαν από τα αποτελέσματα της υπολογιστικής ανάλυσης και προτάθηκαν κάποιες ιδέες για περαιτέρω έρευνα.