Υπολογιστική διερεύνηση της επίδρασης στο ροϊκό και θερμικό πεδίο αγωγού ορθογωνικής διατομής ενός καμπύλου Vortex Generator χωρίς και με οπή για διαφορετικές τιμές της καμπυλότητας και της διαμέτρου οπής του

• Κύριος συγγραφέας: Σιέμος, Νικόδημος
• Άλλοι συγγραφείς: Siemos, Nikodimos
• Γλώσσα: Greek
• Έκδοση: 2022
• Θέματα: Μεταφορά θερμότητας; Πτώση πίεσης; ANSYS-Fluent; Heat transfer; Vortex generator; Pressure drop; Nusselt number

Σκοπός της διπλωματικής εργασίας που ακολουθεί είναι η παρουσίαση, μελέτη και μετέπειτα διερεύνηση της ροής, της μεταφοράς θερμότητας και της πτώσης πίεσης μέσω ενός ευθύγραμμου αγωγού ορθογωνικής διατομής εντός του οποίου παρευρίσκονται διαφορετικά, κάθε φορά, Vortex Generators (Γεννήτριες Δινών). Οι γεννήτριες αυτές είναι αμιγώς στερεές γεωμετρίες τοποθετημένες στην βάση του αγωγού προκειμένου να επιταχύνουν την μεταφορά θερμότητας μεταξύ του εσωτερικού τοιχώματος του αγωγού και της περιοχής ρευστού. Η κάθε διερεύνηση στοχεύει στην παρουσίαση των εκάστοτε αποτελεσμάτων που επιφέρει η προσαρμογή ενός διαφορετικού VG. Τα αποτελέσματα επικεντρώνονται κυρίως στην απόδοση της μεταφορά θερμότητας και της πτώσης πίεσης λόγω της παρουσίας του VG. Για κάθε ενότητα, στο τέλος, επιλέγεται η αποτελεσματικότερη περίπτωση γεωμετρίας. Αρχικά αναφέρονται ορισμένες βασικές έννοιες της μηχανικής των ρευστών, όπως τα είδη ροής, η παρουσία του οριακού στρώματος στους αγωγούς, οι αδιάστατοι αριθμοί, ο παράγοντας πτώσης πίεσης, οι μηχανισμοί μεταφοράς θερμότητας αλλά και θεωρία γύρω από τις γεννήτριες δινών (Vortex Generators) και το πως συμβάλλουν στην μεταφορά θερμότητας. Στο τελευταίο κεφάλαιο της θεωρίας θα γίνει εκτενής περιγραφή της υπολογιστικής Ρευστοδυναμικής, των εφαρμογών της και των διαφόρων μοντέλων τύρβης που την συγκροτούν. Έπειτα, ακολουθεί η παρουσίαση των γεωμετριών και πλεγμάτων των μοντέλων και οι ιδιότητες που εφαρμόζονται σε αυτά. Στη συνέχεια θα πραγματοποιηθούν προσομοιώσεις με σκοπό την μελέτη των μεγεθών ενδιαφέροντος, σε κάθε μία απ’ αυτές, και θα αποτυπωθούν σε διαγράμματα για καλύτερη μεταξύ τους σύγκριση. Τα βήματα αυτά υλοποιήθηκαν εξ’ ολοκλήρου στο περιβάλλον του προγράμματος ANSYS. Αναλυτικότερα, οι γεωμετρίες δημιουργήθηκαν με το “Design Modeler”, η δημιουργία πλέγματος με το “Mesh” ενώ οι προσομοιώσεις διεκπεραιώθηκαν στο “Fluent”. Οι προσομοιώσεις υλοποιήθηκαν για σταθερή θερμοκρασία εσωτερικών τοιχωμάτων του αγωγού και εισόδου του ρευστού. Για το VG, εξετάστηκαν διαφορετικές περιπτώσεις για την επίκεντρη του γωνία και την διάμετρο της οπής του. Σε κάθε μοντέλο υπολογίστηκαν η θερμοκρασία εξόδου του αγωγού, ο μέσος αριθμός Nusselt του ρευστού, η πτώση πίεσης (Παράγοντας πίεσης Darcy) και απεικονιστήκαν γραφικά. Τέλος, σε κάθε μοντέλο εξήχθησαν παρατηρήσεις και συμπεράσματα.