| Περίληψη: | Οι γεννήτριες δινών (Vortex Generators) προτείνονται ως μια πολύ καλή τεχνική για την ενίσχυση της μεταφοράς θερμότητας. Στην παρούσα εργασία, μελετάται η επίδραση ενός Vortex Generator τύπου διαμήκους επίπεδου ελάσματος στο ροϊκό και θερμικό πεδίο ορθογωνικού αγωγού. Η ανάλυση έγινε για έξι διαφορετικές περιπτώσεις λόγου διαστάσεων της διατομής του αγωγού και του πλάτους της ράμπας, και ειδικότερα για λόγο διαστάσεων διατομής του αγωγού (ύψος / πλάτος) 3/2 , 2/2, 1/2 και λόγο πλάτους ελάσματος ανά πλάτος αγωγού 0,1 και 0,05.
Αρχικά, παρουσιάζονται οι βασικές θεωρητικές γνώσεις ρευστομηχανικής και μετάδοσης θερμότητας που είναι απαραίτητες για τον αναγνώστη. Επίσης, γίνεται εισαγωγή στην υπολογιστική ρευστοδυναμική μέσω ANSYS FLUENT, στο περιβάλλον του οποίου γίνονται οι υπολογιστικές προσομοιώσεις.
Στο κύριο μέρος της εργασίας, κατασκευάζεται η υπό-εξέταση γεωμετρία με το έλασμα να σχηματίζει γωνία 30° με τον αγωγό και πραγματοποιείται το πολύ σημαντικό βήμα της διακριτοποίησης. Γίνεται μελέτη ανεξαρτητοποίησης του πλέγματος και εξάγεται ο βέλτιστος αριθμός υπολογιστικών στοιχείων που απαιτούνται. Στην συνέχεια, το μοντέλο τύρβης k-e Realizable επιλέγεται για την επίλυση και ορίζονται οι συνοριακές συνθήκες. Έπειτα, λαμβάνει χώρα η προσομοίωση και ολοκληρώνεται όταν πληρούνται τα κριτήρια σύγκλισης που τέθηκαν.
Οι δοκιμές έγιναν, αρχικά, για αριθμό Re=10.000 και βρέθηκε πως η περίπτωση που το ύψος του αγωγού υπερβαίνει το πλάτος του (λόγος 3/2) και το έλασμα που παρεμβάλλεται εντός του είναι αρκετά λεπτό σε σχέση με το πλάτος του αγωγού (λόγος 0,05), εμφανίζει τα καλύτερα αποτελέσματα (μοντέλο 2). Πιο συγκεκριμένα, συνδυάζει ικανοποιητική αύξηση 8% του αριθμού Nu προκαλώντας μικρές απώλειες τριβής (αύξηση απωλειών με 5%).
Ακόμα, έγινε διερεύνηση για 4 διαφορετικούς αριθμούς Re από 5.000 έως 20.000. Βρέθηκε πως το επίπεδο έλασμα δεν λειτουργεί αποτελεσματικά στους υψηλούς Re, καθώς οι απώλειες αυξάνονται αισθητά και η συνεισφορά στην μεταφορά θερμότητας είναι μικρή. Επίσης, σε χαμηλούς αριθμούς Re, τα μοντέλα με λόγο διαστάσεων διατομής 1/2 φάνηκε να λειτουργούν καλά και, για μέσους Re επιβεβαιώθηκε πως το μοντέλο 2 αποτελεί την βέλτιστη επιλογή.
|
|---|
