Υπολογιστική διερεύνηση της επίδρασης ενός vortex generator τύπου διαμήκους επιπέδου ελάσματος στο ροϊκό και θερμικό πεδίο αγωγού ορθογωνικής διατομής και σταθερής θερμοκρασίας τοιχωμάτων, για διαφορετικές τιμές κλίσεως ως προς το επίπεδο της διατομής του αγωγού, σε τυρβώδη ροή
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 ρευστ...
| Κύριος συγγραφέας: | |
|---|---|
| Άλλοι συγγραφείς: | |
| Γλώσσα: | Greek |
| Έκδοση: |
2022
|
| Θέματα: | |
| Διαθέσιμο Online: | http://hdl.handle.net/10889/16410 |
| id |
nemertes-10889-16410 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| institution |
UPatras |
| collection |
Nemertes |
| language |
Greek |
| topic |
Αγωγοί Γεννήτριες δινών Μετάδοση θερμότητας Υπολογιστική ανάλυση ροής Tube/Pipelines Ramp Temperature Heat transfer Computational flow analysis Vortex generators |
| spellingShingle |
Αγωγοί Γεννήτριες δινών Μετάδοση θερμότητας Υπολογιστική ανάλυση ροής Tube/Pipelines Ramp Temperature Heat transfer Computational flow analysis Vortex generators Ρηγούτσος, Λεονάρδος Υπολογιστική διερεύνηση της επίδρασης ενός vortex generator τύπου διαμήκους επιπέδου ελάσματος στο ροϊκό και θερμικό πεδίο αγωγού ορθογωνικής διατομής και σταθερής θερμοκρασίας τοιχωμάτων, για διαφορετικές τιμές κλίσεως ως προς το επίπεδο της διατομής του αγωγού, σε τυρβώδη ροή |
| description |
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. |
| author2 |
Rigoutsos, Leonardos |
| author_facet |
Rigoutsos, Leonardos Ρηγούτσος, Λεονάρδος |
| author |
Ρηγούτσος, Λεονάρδος |
| author_sort |
Ρηγούτσος, Λεονάρδος |
| title |
Υπολογιστική διερεύνηση της επίδρασης ενός vortex generator τύπου διαμήκους επιπέδου ελάσματος στο ροϊκό και θερμικό πεδίο αγωγού ορθογωνικής διατομής και σταθερής θερμοκρασίας τοιχωμάτων, για διαφορετικές τιμές κλίσεως ως προς το επίπεδο της διατομής του αγωγού, σε τυρβώδη ροή |
| title_short |
Υπολογιστική διερεύνηση της επίδρασης ενός vortex generator τύπου διαμήκους επιπέδου ελάσματος στο ροϊκό και θερμικό πεδίο αγωγού ορθογωνικής διατομής και σταθερής θερμοκρασίας τοιχωμάτων, για διαφορετικές τιμές κλίσεως ως προς το επίπεδο της διατομής του αγωγού, σε τυρβώδη ροή |
| title_full |
Υπολογιστική διερεύνηση της επίδρασης ενός vortex generator τύπου διαμήκους επιπέδου ελάσματος στο ροϊκό και θερμικό πεδίο αγωγού ορθογωνικής διατομής και σταθερής θερμοκρασίας τοιχωμάτων, για διαφορετικές τιμές κλίσεως ως προς το επίπεδο της διατομής του αγωγού, σε τυρβώδη ροή |
| title_fullStr |
Υπολογιστική διερεύνηση της επίδρασης ενός vortex generator τύπου διαμήκους επιπέδου ελάσματος στο ροϊκό και θερμικό πεδίο αγωγού ορθογωνικής διατομής και σταθερής θερμοκρασίας τοιχωμάτων, για διαφορετικές τιμές κλίσεως ως προς το επίπεδο της διατομής του αγωγού, σε τυρβώδη ροή |
| title_full_unstemmed |
Υπολογιστική διερεύνηση της επίδρασης ενός vortex generator τύπου διαμήκους επιπέδου ελάσματος στο ροϊκό και θερμικό πεδίο αγωγού ορθογωνικής διατομής και σταθερής θερμοκρασίας τοιχωμάτων, για διαφορετικές τιμές κλίσεως ως προς το επίπεδο της διατομής του αγωγού, σε τυρβώδη ροή |
| title_sort |
υπολογιστική διερεύνηση της επίδρασης ενός vortex generator τύπου διαμήκους επιπέδου ελάσματος στο ροϊκό και θερμικό πεδίο αγωγού ορθογωνικής διατομής και σταθερής θερμοκρασίας τοιχωμάτων, για διαφορετικές τιμές κλίσεως ως προς το επίπεδο της διατομής του αγωγού, σε τυρβώδη ροή |
| publishDate |
2022 |
| url |
http://hdl.handle.net/10889/16410 |
| work_keys_str_mv |
AT rēgoutsosleonardos ypologistikēdiereunēsētēsepidrasēsenosvortexgeneratortypoudiamēkousepipedouelasmatosstoroïkokaithermikopedioagōgouorthogōnikēsdiatomēskaistatherēsthermokrasiastoichōmatōngiadiaphoretikestimeskliseōsōsprostoepipedotēsdiatomēstouagōgouset AT rēgoutsosleonardos computationalinvestigationoftheeffectofavortexgeneratoroflongitudinalflatplatetypeontheflowandthethermalflowfieldofapipeofrectangularcrosssectionandconstanttemperatureofwallsfordifferentinclinevaluesastothecrosssectionplaneinturbulentflow |
| _version_ |
1771297228785188864 |
| spelling |
nemertes-10889-164102022-09-05T14:07:22Z Υπολογιστική διερεύνηση της επίδρασης ενός vortex generator τύπου διαμήκους επιπέδου ελάσματος στο ροϊκό και θερμικό πεδίο αγωγού ορθογωνικής διατομής και σταθερής θερμοκρασίας τοιχωμάτων, για διαφορετικές τιμές κλίσεως ως προς το επίπεδο της διατομής του αγωγού, σε τυρβώδη ροή Computational investigation of the effect of a vortex generator of longitudinal flat plate type, on the flow and the thermal flowfield of a pipe of rectangular cross-section and constant temperature of walls, for different incline values as to the cross-section plane, in turbulent flow Ρηγούτσος, Λεονάρδος Rigoutsos, Leonardos Αγωγοί Γεννήτριες δινών Μετάδοση θερμότητας Υπολογιστική ανάλυση ροής Tube/Pipelines Ramp Temperature Heat transfer Computational flow analysis Vortex generators 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. The work presented focuses on the modeling and study of a gas flow inside a rectangular tube, aiming to achieve maximum possible heat transfer. Specifically, the walls of the pipeline under study are at a constant temperature thus transferring heat to the fluid. At the same time, a special ramp was designed and added to optimize the process, aiming to create a turbulent flow field. The ramp was placed along the pipeline and stabilized at its upper and lower sides and its effect on the flow was studied for different angles in relation to the x-axis. Specifically, the angles studied were 20˚, 30˚, 45˚, 60˚, 75˚ and 90˚. The ramp’s geometry is rectangular and it is made of the same material as the tube, which means that, in addition to creating turbulence, the ramp also contributes to the heating of the fluid. Flow modeling and analysis was performed using the Ansys Fluent computational program. Initially, the design packages offered by the program were used for the design of the models. This was followed by the meshing of the model and the resolution of the problem. During the flow modeling, great care was taken to create a reliable model that would correspond to reality. Important elements of the modeling were the diligent discretization, but also the correct choice of parameters based on the needs of the problem. The viscous model selected as the most suitable for the flow study is k - epsilon. Finally, the results obtained from each model were processed to select the best possible layout. The most basic criterion is the change in temperature of the volume of the fluid which enters the pipe at initially low temperature and its optimal heating is required. It is worth noting that the modeling was done with air flowing in the pipeline, however, this device can also be applied to gas pipelines. 2022-07-07T07:45:05Z 2022-07-07T07:45:05Z 2022-07-13 http://hdl.handle.net/10889/16410 gr application/pdf |
