| Περίληψη: | Η παρούσα διπλωματική εργασία πραγματεύεται την υπολογιστική διερεύνηση του
φαινομένου της αλληλεπίδρασης μιας εσωτερικής περιδινούμενης δέσμης εκροής με μία
περιδινούμενη εξωτερική δακτυλιοειδή ροή που διαδίδονται σε ομοαξονικούς σωλήνες. Στόχος
της μελέτης είναι η εξαγωγή αποτελεσμάτων μέσω υπολογιστικής προσομοίωσης, και στη
συνέχεια την σύγκριση αυτών με αποτελέσματα που προέκυψαν από την πειραματική διερεύνηση
που διεξάχθηκε από τον Α. Ναξάκη [6] στα πλαίσια του Εργαστηρίου Τεχνικής Θερμοδυναμικής
και Εφαρμογών Στατιστικής Μηχανικών.
Δύο σημαντικά πλεονεκτήματα που καθιστούν μεγάλη την ζήτηση των ροών με
περιδίνηση στις διάφορες πτυχές της βιομηχανίας είναι η δυνατότητα τους να βελτιώνουν την
ανάμιξη, να ενισχύουν τη διάχυση και να συμβάλουν στη σταθεροποίηση της ροής. Ωστόσο, λόγω
της πολυπλοκότητας της φύσης του φαινομένου, η κατανόηση και κατ’ επέκταση η σωστή
διαχείριση τέτοιων ροών είναι δύσκολη.
Βασικό γνώρισμα των περιδινούμενων ροών αποτελεί η αποδόμηση του αξονικού
μακροστροβίλου (Vortex Breakdown). Το φαινόμενο μπορεί εξηγηθεί διαφορετικά ως η
διαταραχή που χαρακτηρίζεται από το σχηματισμό ενός εσωτερικού σημείου στασιμότητας
στον άξονα της δίνης, ακολουθούμενη από αντίστροφη ροή σε περιοχή περιορισμένης αξονικής
επέκτασης.Η υπολογιστική ρευστοδυναμική αποτελεί εδώ και πολλά χρόνια μια πολύ ακριβής και
χρήσιμη τεχνική για την περιγραφή και την κατανόηση των οποιοδήποτε υπό διερεύνησης ροϊκών
πεδίων. Γενικότερα, πέραν της ακρίβειας, η ευρεία χρήση και αναβάθμιση του τομέα της
υπολογιστικής προσομοίωσης στις μέρες μας έγκειται στον γεγονός ότι απαιτεί χαμηλό κόστος
και προσφέρει στους μηχανικούς μια γρηγορότερη λύση για πολλών ειδών προβλήματα.
Η διαδικασία μοντελοποίησης της γεωμετρίας, η διακριτοποίηση του πλέγματος, ο
καθορισμός των συνθηκών και ιδιοτήτων και οι υπολογισμοί πραγματοποιήθηκαν με την βοήθεια
του λογισμικού πακέτου υπολογιστικής προσομοίωσης ANSYS Fluent for Student, το οποίο
προσφέρεται δωρεάν για φοιτητές.
Η εργασία ολοκληρώνεται με την σύγκριση των αποτελεσμάτων της υπολογιστικής
προσομοίωσης με αυτά την πειραματικής, για περιπτώσεις ίδιων αρχικών και οριακών συνθηκών,
ως προς την μορφή των δομών που σχηματίζονται καθώς και τις ταχύτητες. Γίνεται, επίσης,
σύγκριση ομοιοτήτων των αποτελεσμάτων της προσομοίωσης με περιπτώσεις της πειραματικής
διερεύνησης διαφορετικών αρχικών και οριακών συνθηκών.
|
|---|
