Μελέτη vortex generators (γεννητριών τύρβης) σε αγωγούς ορθογωνικής διατομής
Το θέμα που πραγματεύεται η παρούσα διπλωματική εργασία είναι η βελτιστοποίηση μεταφοράς θερμότητας εντός κλειστής ροής σε ορθογωνικό αγωγό στην τυρβώδη περιοχή με χρήση στροβιλογεννητριών. Με την αδιάλειπτη εκπομπή ρύπων στην ατμόσφαιρα και τις τιμές των ορυκτών πόρων να ακριβαίνουν και συνάμα να ε...
| Κύριος συγγραφέας: | |
|---|---|
| Άλλοι συγγραφείς: | |
| Γλώσσα: | Greek |
| Έκδοση: |
2021
|
| Θέματα: | |
| Διαθέσιμο Online: | http://hdl.handle.net/10889/15095 |
| id |
nemertes-10889-15095 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| institution |
UPatras |
| collection |
Nemertes |
| language |
Greek |
| topic |
Βελτιστοποιημένη μεταφορά θερμότητας Στροβιλογεννήτριες Διαμήκεις δίνες Τύρβη Υπολογιστική ρευστοδυναμική Enhanced heat transfer Vortex generators Longitudinal vortices Turbulence |
| spellingShingle |
Βελτιστοποιημένη μεταφορά θερμότητας Στροβιλογεννήτριες Διαμήκεις δίνες Τύρβη Υπολογιστική ρευστοδυναμική Enhanced heat transfer Vortex generators Longitudinal vortices Turbulence Κάνδιας, Ιωάννης-Χρήστος Μελέτη vortex generators (γεννητριών τύρβης) σε αγωγούς ορθογωνικής διατομής |
| description |
Το θέμα που πραγματεύεται η παρούσα διπλωματική εργασία είναι η βελτιστοποίηση μεταφοράς θερμότητας εντός κλειστής ροής σε ορθογωνικό αγωγό στην τυρβώδη περιοχή με χρήση στροβιλογεννητριών. Με την αδιάλειπτη εκπομπή ρύπων στην ατμόσφαιρα και τις τιμές των ορυκτών πόρων να ακριβαίνουν και συνάμα να εξαλείφονται, η ανάγκη για πιο αποδοτικά συστήματα μοιάζει να είναι επιτακτική. Έτσι αποτελεί χρέος του μηχανικού η δημιουργία τέτοιων συστημάτων, ικανά να εκφέρουν τις ήδη υπάρχουσες ανάγκες αλλά με λιγότερο περιβαλλοντικό αντίκτυπο, δηλαδή με λιγότερη κατανάλωση ενέργειας. Η μελέτη που περιγράφεται παρακάτω, γίνεται ώστε να προσδιοριστούν τα ρευστοδυναμικά και θερμικά χαρακτηριστικά ενός αγωγού που φέρει προεκτάσεις, στροβιλογεννήτριες, στην πλάκα του αγωγού που λαμβάνει χώρα η ανταλλαγή θερμότητας. Σκοπός της παρούσας μελέτης είναι η ανάλυση των παραπάνω χαρακτηριστικών προκειμένου να εξαχθούν χρήσιμα δεδομένα για το σχεδιασμό ενός αποδοτικότερου αγωγού. Αρχικά γίνεται μια σύντομη παρουσίαση πάνω στην θεωρία που διέπει τις στροβιλογεννήτριες αλλά και σε ποιους τομείς της μηχανικής χρησιμεύουν. Στην συνέχεια αναλύεται λεπτομερώς ο τρόπος που στήθηκε το πρόβλημα μαθηματικά αλλά και σε περιβάλλον υπολογιστή. Ύστερα υποδεικνύεται το πλέγμα που δημιουργήθηκε για τις ανάγκες της παρούσας έρευνας και οι διαδικασίες που ακολουθηθήκαν ώστε αυτή να αντικατοπτρίζει όσο καλύτερα γίνεται την πραγματικότητα. Τέλος, παρουσιάζεται η θεωρία που δείχθηκε στην αρχή αλλά από τα αποτελέσματα των αναλύσεων που διεξήχθησαν με στόχο να υπάρξει μια καλύτερη απεικόνιση και αντίληψη αυτής, η ένταση των δημιουργούμενων δευτερογενών ροών και οι βέλτιστες αποστάσεις και τα βέλτιστα σχετικά ύψη που θα πρέπει να φέρουν οι στροβιλογεννήτριες συναρτήσει του τι επιζητάει ο εκάστοτε μηχανικός για την εκάστοτε περίπτωση, δηλαδή μεγαλύτερη μεταφορά θερμότητας, μικρότερη πτώση πίεσης, βέλτιστη αναλογία μεταφοράς θερμότητας/πτώσης πίεσης ή βέλτιστη απόδοση μεταφοράς θερμότητας χωρίς να αμελείται το φαινόμενο της πτώση πίεσης.
Όλες οι αναλύσεις πραγματοποιηθήκαν στο λογισμικό FLUENTκαι όλες οι γεωμετρίες παρήχθησαν από το λογισμικό CATIA. |
| author2 |
Kandias, Ioannis-Christos |
| author_facet |
Kandias, Ioannis-Christos Κάνδιας, Ιωάννης-Χρήστος |
| author |
Κάνδιας, Ιωάννης-Χρήστος |
| author_sort |
Κάνδιας, Ιωάννης-Χρήστος |
| title |
Μελέτη vortex generators (γεννητριών τύρβης) σε αγωγούς ορθογωνικής διατομής |
| title_short |
Μελέτη vortex generators (γεννητριών τύρβης) σε αγωγούς ορθογωνικής διατομής |
| title_full |
Μελέτη vortex generators (γεννητριών τύρβης) σε αγωγούς ορθογωνικής διατομής |
| title_fullStr |
Μελέτη vortex generators (γεννητριών τύρβης) σε αγωγούς ορθογωνικής διατομής |
| title_full_unstemmed |
Μελέτη vortex generators (γεννητριών τύρβης) σε αγωγούς ορθογωνικής διατομής |
| title_sort |
μελέτη vortex generators (γεννητριών τύρβης) σε αγωγούς ορθογωνικής διατομής |
| publishDate |
2021 |
| url |
http://hdl.handle.net/10889/15095 |
| work_keys_str_mv |
AT kandiasiōannēschrēstos meletēvortexgeneratorsgennētriōntyrbēsseagōgousorthogōnikēsdiatomēs AT kandiasiōannēschrēstos studyofvortexgeneratorsembeddedinarectangularduct |
| _version_ |
1771297326283882496 |
| spelling |
nemertes-10889-150952022-09-05T20:13:08Z Μελέτη vortex generators (γεννητριών τύρβης) σε αγωγούς ορθογωνικής διατομής Study of vortex generators embedded in a rectangular duct Κάνδιας, Ιωάννης-Χρήστος Kandias, Ioannis-Christos Βελτιστοποιημένη μεταφορά θερμότητας Στροβιλογεννήτριες Διαμήκεις δίνες Τύρβη Υπολογιστική ρευστοδυναμική Enhanced heat transfer Vortex generators Longitudinal vortices Turbulence Το θέμα που πραγματεύεται η παρούσα διπλωματική εργασία είναι η βελτιστοποίηση μεταφοράς θερμότητας εντός κλειστής ροής σε ορθογωνικό αγωγό στην τυρβώδη περιοχή με χρήση στροβιλογεννητριών. Με την αδιάλειπτη εκπομπή ρύπων στην ατμόσφαιρα και τις τιμές των ορυκτών πόρων να ακριβαίνουν και συνάμα να εξαλείφονται, η ανάγκη για πιο αποδοτικά συστήματα μοιάζει να είναι επιτακτική. Έτσι αποτελεί χρέος του μηχανικού η δημιουργία τέτοιων συστημάτων, ικανά να εκφέρουν τις ήδη υπάρχουσες ανάγκες αλλά με λιγότερο περιβαλλοντικό αντίκτυπο, δηλαδή με λιγότερη κατανάλωση ενέργειας. Η μελέτη που περιγράφεται παρακάτω, γίνεται ώστε να προσδιοριστούν τα ρευστοδυναμικά και θερμικά χαρακτηριστικά ενός αγωγού που φέρει προεκτάσεις, στροβιλογεννήτριες, στην πλάκα του αγωγού που λαμβάνει χώρα η ανταλλαγή θερμότητας. Σκοπός της παρούσας μελέτης είναι η ανάλυση των παραπάνω χαρακτηριστικών προκειμένου να εξαχθούν χρήσιμα δεδομένα για το σχεδιασμό ενός αποδοτικότερου αγωγού. Αρχικά γίνεται μια σύντομη παρουσίαση πάνω στην θεωρία που διέπει τις στροβιλογεννήτριες αλλά και σε ποιους τομείς της μηχανικής χρησιμεύουν. Στην συνέχεια αναλύεται λεπτομερώς ο τρόπος που στήθηκε το πρόβλημα μαθηματικά αλλά και σε περιβάλλον υπολογιστή. Ύστερα υποδεικνύεται το πλέγμα που δημιουργήθηκε για τις ανάγκες της παρούσας έρευνας και οι διαδικασίες που ακολουθηθήκαν ώστε αυτή να αντικατοπτρίζει όσο καλύτερα γίνεται την πραγματικότητα. Τέλος, παρουσιάζεται η θεωρία που δείχθηκε στην αρχή αλλά από τα αποτελέσματα των αναλύσεων που διεξήχθησαν με στόχο να υπάρξει μια καλύτερη απεικόνιση και αντίληψη αυτής, η ένταση των δημιουργούμενων δευτερογενών ροών και οι βέλτιστες αποστάσεις και τα βέλτιστα σχετικά ύψη που θα πρέπει να φέρουν οι στροβιλογεννήτριες συναρτήσει του τι επιζητάει ο εκάστοτε μηχανικός για την εκάστοτε περίπτωση, δηλαδή μεγαλύτερη μεταφορά θερμότητας, μικρότερη πτώση πίεσης, βέλτιστη αναλογία μεταφοράς θερμότητας/πτώσης πίεσης ή βέλτιστη απόδοση μεταφοράς θερμότητας χωρίς να αμελείται το φαινόμενο της πτώση πίεσης. Όλες οι αναλύσεις πραγματοποιηθήκαν στο λογισμικό FLUENTκαι όλες οι γεωμετρίες παρήχθησαν από το λογισμικό CATIA. The aim of the present thesis is the heat transfer optimization in an internal flow at a rectangular duct in the turbulent regime with the use of Vortex Generators.Due to the incessant gas emissions to the atmosphere, the constantly rising prices of the fossil fuels and the fact that these resources over the years tend to wipe out, the need for more effective systems seems to be mandatory. Because of these reasons, its duty of the engineers the creation of such systems, capable of managing the already existing needs but with less harming effects for the environment, i.e. the most minor energy consumption than can be achieved. The thesis is being described below, deals with the hydrodynamic and thermal characteristics inside in a rectangular duct which has protuberances, Vortex Generators, adhered in the side of the duct that heat enter the system. So, scope and goal is the analysis of the aforementioned characteristics in order to extract valuable data for the design of an efficient duct. First of all, a brief review on the literature of vortex generators and the sections of engineering that are being implemented will be made. Next, it will explicitly be demonstrated the mathematical formulation and the computational set-up which governs the present thesis. Afterwards, the mesh generation is being displayed, which in fact it has a relatively complex geometry, and the proceedings that was carried out for an appropriate mesh that serves realistic results without inducing excessive computational cost. Finally its being presented, the theory as discussed previously but in this case it stems from the results that we obtained from the program, allowing us to have a better view and thus understanding of the physics of the problem, the maximum intensity of the secondary flows along the duct and the optimal spacing and relative height of the vortex generators which must be satisfied if we are looking for these specific occasions, i.e. the best heat transfer augmentation, the least pressure drop, the best overall performance factor or the best heat transfer enhancement factor. All of the simulations were conducted in the CFD software FLUENT and all of the geometries created with the CAD software CATIA. 2021-07-23T07:09:51Z 2021-07-23T07:09:51Z 2020-07-29 http://hdl.handle.net/10889/15095 gr application/pdf |
