Υπολογιστική διερεύνηση της επίδρασης στο θερμικό και τυρβώδες ροϊκό πεδίο αγωγού ορθογωνικής διατομής και σταθερής θερμοκρασίας τοιχωμάτων ενός vortex generator (VG) με ορθογωνική οπή για διαφορετικές γωνίες πρόσπτωσης και παραμέτρους επίλυσης

• Κύριος συγγραφέας: Σταθόπουλος, Γεώργιος
• Άλλοι συγγραφείς: Stathopoulos, Georgios
• Γλώσσα: Greek
• Έκδοση: 2023
• Θέματα: Γεννήτριες δίνης; Μετάδοση θερμότητας; ANSYS fluent; k-ε enhanced wall treatment

Η παρούσα διπλωματική εργασία έχει σκοπό την υπολογιστική διερεύνηση της επίδρασης ενός vortex generator τύπου διαμήκους ελάσματος με ορθογωνική οπή στο ροϊκό και θερμικό πεδίο ενός αγωγού ορθογωνικής διατομής. Η διερεύνηση πραγματοποιείται για δύο διαφορετικές γωνίες τοποθέτησης του πτερυγίου σε σχέση με τον οριζόντιο διαμήκη άξονα του αγωγού, δηλαδή για γωνίες 30° και 45°. Αρχικά, παρουσιάζεται το θεωρητικό υπόβαθρο που αφορά την ρευστομηχανική, την μετάδοση και την μεταφορά θερμότητας. Συγκεκριμένα, παρουσιάζονται οι ιδιότητες των ρευστών και τα χαρακτηριστικά της ροής. Αναλύονται, επίσης, το οριακό στρώμα της ταχύτητας, οι δευτερογενείς ροές, οι απώλειες πίεσης εντός του αγωγού, οι μηχανισμοί μετάδοσης θερμότητας και το θερμικό οριακό στρώμα. Παρουσιάζονται τα βασικά χαρακτηριστικά των γεννητριών δίνης ( Vortex Generators) και η επίδρασή τους πάνω στην μετάδοση θερμότητας. Έπειτα, αναλύεται η μοντελοποίηση της τύρβης και γίνεται εισαγωγή στο υπολογιστικό πακέτο ANSYS fluent. Το επόμενο μέρος της εργασίας είναι ο σχεδιασμός της γεωμετρίας, ο οποίος πραγματοποιείται αποκλειστικά στο γραφικό περιβάλλον Design Modeler του ANSYS. Κατασκευάζονται οι δύο υπό μελέτη διατάξεις με τα VG να σχηματίζουν γωνίες με τον αγωγό 30° και 45°. Στην συνέχεια πραγματοποιείται η διακριτοποίηση των γεωμετριών, γίνεται έλεγχος της ποιότητας του πλέγματος και μελέτη για την σταθερότητα του. Έπειτα ορίζονται οι βασικές παράμετροι του προβλήματος και καταστρώνεται η λύση του με μοντέλα τύρβης δύο διαφορετικά μοντέλα τύρβης. Οι προσομοιώσεις πραγματοποιήθηκαν για αριθμούς Re 5000, 10000, 15000 και 20000. Στη συνέχεια, παρουσιάζονται τα αποτελέσματα των μοντέλων, πραγματοποιείται σύγκριση αυτών και σχολιασμός με την χρήση των κατάλληλων σχεδιαγραμμάτων, πινάκων, εικόνων με σκοπό την διεξαγωγή συμπερασμάτων για την αποτελεσματικότητα των μοντέλων. Τέλος, συστήνονται προτάσεις για μελλοντική διερεύνηση.