Υπολογιστική διερεύνηση ομοαξονικών ροών με περιδίνηση
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 υπο...
| Κύριος συγγραφέας: | |
|---|---|
| Άλλοι συγγραφείς: | |
| Γλώσσα: | Greek |
| Έκδοση: |
2023
|
| Θέματα: | |
| Διαθέσιμο Online: | https://hdl.handle.net/10889/24804 |
| id |
nemertes-10889-24804 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| institution |
UPatras |
| collection |
Nemertes |
| language |
Greek |
| topic |
Περιδινούμενες ροές Ομοαξονικές Αποδόμηση αξονικού μακροστροβίλου Υπολογιστική ρευστοδυναμική Swirling flows Coaxial Vortex breakdown Computational fluid dynamics (CFD) ANSYS fluent |
| spellingShingle |
Περιδινούμενες ροές Ομοαξονικές Αποδόμηση αξονικού μακροστροβίλου Υπολογιστική ρευστοδυναμική Swirling flows Coaxial Vortex breakdown Computational fluid dynamics (CFD) ANSYS fluent Κουμεντέας, Παναγιώτης Κασπάρ Υπολογιστική διερεύνηση ομοαξονικών ροών με περιδίνηση |
| description |
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. |
| author2 |
Koumendeas, Panagiotis Kaspar |
| author_facet |
Koumendeas, Panagiotis Kaspar Κουμεντέας, Παναγιώτης Κασπάρ |
| author |
Κουμεντέας, Παναγιώτης Κασπάρ |
| author_sort |
Κουμεντέας, Παναγιώτης Κασπάρ |
| title |
Υπολογιστική διερεύνηση ομοαξονικών ροών με περιδίνηση |
| title_short |
Υπολογιστική διερεύνηση ομοαξονικών ροών με περιδίνηση |
| title_full |
Υπολογιστική διερεύνηση ομοαξονικών ροών με περιδίνηση |
| title_fullStr |
Υπολογιστική διερεύνηση ομοαξονικών ροών με περιδίνηση |
| title_full_unstemmed |
Υπολογιστική διερεύνηση ομοαξονικών ροών με περιδίνηση |
| title_sort |
υπολογιστική διερεύνηση ομοαξονικών ροών με περιδίνηση |
| publishDate |
2023 |
| url |
https://hdl.handle.net/10889/24804 |
| work_keys_str_mv |
AT koumenteaspanagiōtēskaspar ypologistikēdiereunēsēomoaxonikōnroōnmeperidinēsē AT koumenteaspanagiōtēskaspar computationalinvestigationofcoaxialswirlingflows |
| _version_ |
1771297284259053568 |
| spelling |
nemertes-10889-248042023-03-14T04:37:54Z Υπολογιστική διερεύνηση ομοαξονικών ροών με περιδίνηση Computational investigation of coaxial swirling flows Κουμεντέας, Παναγιώτης Κασπάρ Koumendeas, Panagiotis Kaspar Περιδινούμενες ροές Ομοαξονικές Αποδόμηση αξονικού μακροστροβίλου Υπολογιστική ρευστοδυναμική Swirling flows Coaxial Vortex breakdown Computational fluid dynamics (CFD) ANSYS fluent 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. Τhe current thesis deals with the computational investigation of the interaction effect of an inner swirling outflow beam with an outer swirling annular flow propagating in coaxial tubes. The aim of the study is to extract results through computer simulation, and then to compare them with results obtained from the experimental investigation conducted by A. Naxakis [6] within the framework of the Laboratory of Technical Thermodynamics and Applied Statistical Engineering. Two important advantages that make swirling flows in high demand in various aspects of industry are their ability to improve mixing, enhance dispersion and help stabilize the flow. However, due to the complexity of the nature of the phenomenon, understanding and by extension the proper management of such flows is difficult. A key feature of swirling flows is the breakdown of the axial macro-turbine (Vortex Breakdown). The phenomenon can be explained differently as the disturbance characterized by the formation of an internal stagnation point in the vortex axis, followed by reverse flow in a region of limited axial extension. Computational fluid dynamics has for many years been a very accurate and useful technique for the description and understanding of any fluid fields under investigation. More generally, beyond accuracy, the widespread use and advancement of the field of computer simulation today lies in the fact that it requires low cost and offers engineers a faster solution to many kinds of problems. The process of modelling the geometry, discretizing the mesh, defining the conditions and properties, and the calculations were performed with the help of the ANSYS Fluent for Student computational simulation package software, which is offered free of charge to students. The work is completed by comparing the results of the computer simulation with those of the experiment, for cases of the same initial and boundary conditions, in terms of the form of the structures formed as well as the velocities. Similarities of the simulation results with cases of experimental investigation of different initial and boundary conditions are also compared. 2023-03-13T09:19:49Z 2023-03-13T09:19:49Z 2023-03-09 https://hdl.handle.net/10889/24804 el application/pdf |
