Υπολογιστική διερεύνηση της επίδρασης στο ροϊκό και θερμικό πεδίο αγωγού ορθογωνικής διατομής και σταθερής θερμοκρασίας τοιχωμάτων, δύο vortex generators τύπου delta και rectangular wing, για διαφορετικές τιμές του ύψους των wings, σε τυρβώδεις ροές
Αντικείμενο της παρούσας διπλωματικής εργασίας είναι οι γεννήτριες στροβίλων (Vortex Generators), καθώς αποτελούν μια εύχρηστη μέθοδο παθητικής ενίσχυση της μεταφοράς θερμότητας. Συγκεκριμένα, μελετάται η επίδραση των Vortex Generators τύπου Delta Wing και Rectangular Wing στο ροϊκό και θερμικό πεδί...
| Κύριος συγγραφέας: | |
|---|---|
| Άλλοι συγγραφείς: | |
| Γλώσσα: | Greek |
| Έκδοση: |
2023
|
| Θέματα: | |
| Διαθέσιμο Online: | https://hdl.handle.net/10889/25089 |
| id |
nemertes-10889-25089 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| institution |
UPatras |
| collection |
Nemertes |
| language |
Greek |
| topic |
Γεννήτρια Στροβίλων Μεταφορά θερμότητας Τυρβώδης ροή Υπολογιστική ρευστοδυναμική Vortex generator Heat transfer Turbulent flow Computational fluid dynamics (CFD) |
| spellingShingle |
Γεννήτρια Στροβίλων Μεταφορά θερμότητας Τυρβώδης ροή Υπολογιστική ρευστοδυναμική Vortex generator Heat transfer Turbulent flow Computational fluid dynamics (CFD) Φλούδας, Νικόλαος Υπολογιστική διερεύνηση της επίδρασης στο ροϊκό και θερμικό πεδίο αγωγού ορθογωνικής διατομής και σταθερής θερμοκρασίας τοιχωμάτων, δύο vortex generators τύπου delta και rectangular wing, για διαφορετικές τιμές του ύψους των wings, σε τυρβώδεις ροές |
| description |
Αντικείμενο της παρούσας διπλωματικής εργασίας είναι οι γεννήτριες στροβίλων (Vortex Generators), καθώς αποτελούν μια εύχρηστη μέθοδο παθητικής ενίσχυση της μεταφοράς θερμότητας. Συγκεκριμένα, μελετάται η επίδραση των Vortex Generators τύπου Delta Wing και Rectangular Wing στο ροϊκό και θερμικό πεδίο ορθογωνικού αγωγού. Η ανάλυση έγινε για έξι διαφορετικές περιπτώσεις τρεις για Delta Wing και τρεις για Rectangular Wing, εκ των οποίων οι διαφοροποιήσεις είναι στις διαστάσεις των Wings αυτών. Μελετήθηκαν λοιπόν τα Wings ως προς το ύψος τους διατηρώντας την γωνία με το επίπεδο του αγωγού σταθερή σε όλες τις περιπτώσεις. Αρχικά, παρουσιάζεται το θεωρητικό υπόβαθρο της ρευστομηχανικής και της μετάδοσης θερμότητας που είναι απαραίτητες και γίνεται εισαγωγή στην υπολογιστική ρευστοδυναμική του Ansys Fluent, το λογισμικό, το οποίο χρησιμοποιήθηκε για την πραγματοποίηση των προσομοιώσεων. Στο κομμάτι σχεδιασμού των προσομοιώσεων, κατασκευάζονται οι γεωμετρίες που θα μελετηθούν και πραγματοποιείται η διακριτοποίηση, με την απαραίτητη μελέτη ανεξαρτητοποίησης του πλέγματος που τη συνοδεύει και εξάγεται ο βέλτιστος αριθμός υπολογιστικών στοιχείων που απαιτούνται. Για την επίλυση επιλέγεται το μοντέλο τύρβης k-e Realizable, ορίζονται οι συνοριακές συνθήκες και τα κριτήρια σύγκλισης. Έπειτα το λογισμικό πραγματοποιεί την προσομοίωση. Οι προσομοιώσεις ξεκίνησαν για αριθμό Reynolds 5.000 και συνεχίστηκαν για 10.000, 15.000 και 20.000. Συγκριτικά των δύο τύπων Vortex Generator η Delta Wing είναι προτιμότερη από την περίπτωση της Rectangular, καθώς δίνει έναν αποτελεσματικότερο συνδυασμό αυξήσεων στον συντελεστή μεταφοράς θερμότητας, αλλά και στον συντελεστή τριβής. Συμπερασματικά το ύψος της Vortex Generator παίζει σημαντικό ρόλο και η περίπτωση που δίνει τα καλύτερα συνολικά αποτελέσματα είναι η μικρότερη σε μέγεθος επιλογή για κάθε τύπο. Η αύξηση του μεγέθους Vortex Generation προκαλεί αυξήσεις στον αριθμό Nusselt αλλά μεγάλες αυξήσεις του συντελεστή τριβής f και μείωση της απόδοσης. |
| author2 |
Floudas, Nikolaos |
| author_facet |
Floudas, Nikolaos Φλούδας, Νικόλαος |
| author |
Φλούδας, Νικόλαος |
| author_sort |
Φλούδας, Νικόλαος |
| title |
Υπολογιστική διερεύνηση της επίδρασης στο ροϊκό και θερμικό πεδίο αγωγού ορθογωνικής διατομής και σταθερής θερμοκρασίας τοιχωμάτων, δύο vortex generators τύπου delta και rectangular wing, για διαφορετικές τιμές του ύψους των wings, σε τυρβώδεις ροές |
| title_short |
Υπολογιστική διερεύνηση της επίδρασης στο ροϊκό και θερμικό πεδίο αγωγού ορθογωνικής διατομής και σταθερής θερμοκρασίας τοιχωμάτων, δύο vortex generators τύπου delta και rectangular wing, για διαφορετικές τιμές του ύψους των wings, σε τυρβώδεις ροές |
| title_full |
Υπολογιστική διερεύνηση της επίδρασης στο ροϊκό και θερμικό πεδίο αγωγού ορθογωνικής διατομής και σταθερής θερμοκρασίας τοιχωμάτων, δύο vortex generators τύπου delta και rectangular wing, για διαφορετικές τιμές του ύψους των wings, σε τυρβώδεις ροές |
| title_fullStr |
Υπολογιστική διερεύνηση της επίδρασης στο ροϊκό και θερμικό πεδίο αγωγού ορθογωνικής διατομής και σταθερής θερμοκρασίας τοιχωμάτων, δύο vortex generators τύπου delta και rectangular wing, για διαφορετικές τιμές του ύψους των wings, σε τυρβώδεις ροές |
| title_full_unstemmed |
Υπολογιστική διερεύνηση της επίδρασης στο ροϊκό και θερμικό πεδίο αγωγού ορθογωνικής διατομής και σταθερής θερμοκρασίας τοιχωμάτων, δύο vortex generators τύπου delta και rectangular wing, για διαφορετικές τιμές του ύψους των wings, σε τυρβώδεις ροές |
| title_sort |
υπολογιστική διερεύνηση της επίδρασης στο ροϊκό και θερμικό πεδίο αγωγού ορθογωνικής διατομής και σταθερής θερμοκρασίας τοιχωμάτων, δύο vortex generators τύπου delta και rectangular wing, για διαφορετικές τιμές του ύψους των wings, σε τυρβώδεις ροές |
| publishDate |
2023 |
| url |
https://hdl.handle.net/10889/25089 |
| work_keys_str_mv |
AT phloudasnikolaos ypologistikēdiereunēsētēsepidrasēsstoroïkokaithermikopedioagōgouorthogōnikēsdiatomēskaistatherēsthermokrasiastoichōmatōndyovortexgeneratorstypoudeltakairectangularwinggiadiaphoretikestimestouypsoustōnwingssetyrbōdeisroes AT phloudasnikolaos computationalinvestigationoftheeffectontheflowandthermalfieldinarectangulartubewithwallsatconstanttemperatureoftwovortexgeneratorstypedeltaandrectangularwingfordifferentheightsofthewinginturbulentflows |
| _version_ |
1771297223059963904 |
| spelling |
nemertes-10889-250892023-06-17T03:55:08Z Υπολογιστική διερεύνηση της επίδρασης στο ροϊκό και θερμικό πεδίο αγωγού ορθογωνικής διατομής και σταθερής θερμοκρασίας τοιχωμάτων, δύο vortex generators τύπου delta και rectangular wing, για διαφορετικές τιμές του ύψους των wings, σε τυρβώδεις ροές Computational investigation of the effect on the flow and thermal field in a rectangular tube with walls at constant temperature, of two vortex generators, type delta and rectangular wing, for different heights of the wing, in turbulent flows Φλούδας, Νικόλαος Floudas, Nikolaos Γεννήτρια Στροβίλων Μεταφορά θερμότητας Τυρβώδης ροή Υπολογιστική ρευστοδυναμική Vortex generator Heat transfer Turbulent flow Computational fluid dynamics (CFD) Αντικείμενο της παρούσας διπλωματικής εργασίας είναι οι γεννήτριες στροβίλων (Vortex Generators), καθώς αποτελούν μια εύχρηστη μέθοδο παθητικής ενίσχυση της μεταφοράς θερμότητας. Συγκεκριμένα, μελετάται η επίδραση των Vortex Generators τύπου Delta Wing και Rectangular Wing στο ροϊκό και θερμικό πεδίο ορθογωνικού αγωγού. Η ανάλυση έγινε για έξι διαφορετικές περιπτώσεις τρεις για Delta Wing και τρεις για Rectangular Wing, εκ των οποίων οι διαφοροποιήσεις είναι στις διαστάσεις των Wings αυτών. Μελετήθηκαν λοιπόν τα Wings ως προς το ύψος τους διατηρώντας την γωνία με το επίπεδο του αγωγού σταθερή σε όλες τις περιπτώσεις. Αρχικά, παρουσιάζεται το θεωρητικό υπόβαθρο της ρευστομηχανικής και της μετάδοσης θερμότητας που είναι απαραίτητες και γίνεται εισαγωγή στην υπολογιστική ρευστοδυναμική του Ansys Fluent, το λογισμικό, το οποίο χρησιμοποιήθηκε για την πραγματοποίηση των προσομοιώσεων. Στο κομμάτι σχεδιασμού των προσομοιώσεων, κατασκευάζονται οι γεωμετρίες που θα μελετηθούν και πραγματοποιείται η διακριτοποίηση, με την απαραίτητη μελέτη ανεξαρτητοποίησης του πλέγματος που τη συνοδεύει και εξάγεται ο βέλτιστος αριθμός υπολογιστικών στοιχείων που απαιτούνται. Για την επίλυση επιλέγεται το μοντέλο τύρβης k-e Realizable, ορίζονται οι συνοριακές συνθήκες και τα κριτήρια σύγκλισης. Έπειτα το λογισμικό πραγματοποιεί την προσομοίωση. Οι προσομοιώσεις ξεκίνησαν για αριθμό Reynolds 5.000 και συνεχίστηκαν για 10.000, 15.000 και 20.000. Συγκριτικά των δύο τύπων Vortex Generator η Delta Wing είναι προτιμότερη από την περίπτωση της Rectangular, καθώς δίνει έναν αποτελεσματικότερο συνδυασμό αυξήσεων στον συντελεστή μεταφοράς θερμότητας, αλλά και στον συντελεστή τριβής. Συμπερασματικά το ύψος της Vortex Generator παίζει σημαντικό ρόλο και η περίπτωση που δίνει τα καλύτερα συνολικά αποτελέσματα είναι η μικρότερη σε μέγεθος επιλογή για κάθε τύπο. Η αύξηση του μεγέθους Vortex Generation προκαλεί αυξήσεις στον αριθμό Nusselt αλλά μεγάλες αυξήσεις του συντελεστή τριβής f και μείωση της απόδοσης. The subject of the present diploma thesis is Vortex Generators, as they are a convenient method of passive heat transfer enhancement. In particular, the effect of Delta Wing and Rectangular Wing on the flow and thermal flow field of a rectangular cross-section pipe is examined. The research has been carried out for six different cases: three considering Delta Wing and three considering Rectangular Wing, which differ in the dimensions of the Wings. The Wings have been studied in terms of their height, while keeping the angle with the plane of the duct constant in all cases. Initially, the fundamentals of Fluid Mechanics and Heat Transfer are presented, and an introduction is provided for Computational Fluid Dynamics using Ansys Fluent, the software used to perform the simulations. In the simulation part, the geometries to be studied are constructed, and the meshing is carried out according to the necessary grid independence study that accompanies it. The optimal number of computational elements required is determined. The k-e Realizable turbulence model is chosen for the solution, and the boundary conditions are defined along with the convergence criteria. The software carries out the simulation. The first simulations took place for a Reynolds number of 5,000 and continued for 10,000, 15,000, and 20,000. Comparing the two Vortex Generator types, the Delta Wing is preferable to the Rectangular case as it provides a more effective combination of increases in the heat transfer coefficient and the friction coefficient. In conclusion, the size of the Vortex Generator is an important parameter, and the case with the lowest height yields the best overall results for each type. Increasing the Vortex Generator size leads to an increase in the Nusselt number along with a significant increase in the friction factor coefficient and a decrease in efficiency. 2023-06-16T05:59:28Z 2023-06-16T05:59:28Z 2023-05 https://hdl.handle.net/10889/25089 el application/pdf |
