| Περίληψη: | Η εργασία που παρουσιάζεται εστιάζει στη μοντελοποίηση και μελέτη μίας ροής αερίου εντός αγωγού ορθογωνικής διατομής, με στόχο την επίτευξη μέγιστης δυνατής μετάδοσης θερμότητας. Συγκεκριμένα, τα τοιχώματα του αγωγού που μελετώνται βρίσκονται σε σταθερή θερμοκρασία μεταβιβάζοντας θερμότητα στο ρευστό. Παράλληλα, για τη βελτιστοποίηση της διαδικασίας σχεδιάστηκε και προστέθηκε ειδική ράμπα αποσκοπώντας στη δημιουργία τυρβώδους ροϊκού πεδίου. Η ράμπα τοποθετήθηκε κατά μήκος του αγωγού και πακτώθηκε στην πάνω και στην κάτω πλευρά του και μελετήθηκε η επίδρασή της στη ροή για διαφορετικές κλίσεις ως προς τον άξονα χ. Συγκεκριμένα μελετήθηκαν οι κλίσεις 20˚, 30˚, 45˚, 60˚, 75˚ και 90˚. Η ράμπα είναι ορθογωνικής γεωμετρίας και κατασκευάζεται από το ίδιο υλικό με τον αγωγό, γεγονός που σημαίνει ότι, πέρα από τη δημιουργία τύρβης, η ράμπα συνεισφέρει και στη θέρμανση του ρευστού.
Η μοντελοποίηση και ανάλυση της ροης έγινε με τη χρήση του υπολογιστικού προγράμματος Ansys Fluent. Αρχικά χρησιμοποιήθηκαν τα σχεδιαστικά πακέτα που προσφέρει το πρόγραμμα για το σχεδιασμό του μοντέλου. Στη συνέχεια ακολούθησαν η διακριτοποίηση (meshing) του μοντέλου και η επίλυση του προβλήματος. Κατά τη μοντελοποίηση της ροής δόθηκε μεγάλη προσοχή ώστε να δημιουργηθεί ένα αξιόπιστο μοντέλο που θα αντιστοιχεί στην πραγματικότητα. Σημαντικά στοιχεία της μοντελοποίησης αποτέλεσαν η επιμελής διακριτοποίηση, αλλά και η σωστή επιλογή παραμέτρων με βάση τις ανάγκες του προβλήματος. Το μοντέλο τύρβης που επιλέχθηκε ως καταλληλότερο για τη μελέτη της ροής είναι το k – ε.
Τέλος, έγινε η επεξεργασία των αποτελεσμάτων που προέκυψαν από κάθε μοντέλο ώστε να επιλεχθεί η βέλτιστη δυνατή διάταξη. Βασικότερο κριτήριο αποτελεί η μεταβολή στη θερμοκρασία του όγκου του ρευστού το οποίο εισέρχεται στον αγωγό με αρχικά χαμηλή θερμοκρασία και ζητούμενο είναι η βέλτιστη θέρμανσή του. Αξίζει να σημειωθεί, πως η μοντελοποίηση έγινε με αέρα να ρέει στον αγωγό, ωστόσο, η συγκεκριμένη διάταξη μπορεί να εφαρμοστεί και σε αγωγούς μεταφοράς φυσικού αερίου.
|
|---|
