Μοντελοποίηση και βελτιστοποίηση της λειτουργίας δεξαμενής τροφοδοσίας μη Νευτωνικού διφασικού ρευστού

ΑΝΕΣΤΗΣ, ΣΤΥΛΙΑΝΟΣ

dc.contributor.author	ΑΝΕΣΤΗΣ, ΣΤΥΛΙΑΝΟΣ	el
dc.date.accessioned	2014-12-02T08:48:11Z
dc.date.available	2014-12-02T08:48:11Z
dc.date.issued	2014-12-02
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/39805
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.1367
dc.rights	Default License
dc.subject	δεξαμενή τετηγμένου μετάλλου	el
dc.subject	χύτευση	el
dc.subject	συνεχής χύτευση	el
dc.subject	continuous casting	en
dc.subject	computational fluid dynamics	el
dc.subject	two phase flows	el
dc.subject	tundish	el
dc.title	Μοντελοποίηση και βελτιστοποίηση της λειτουργίας δεξαμενής τροφοδοσίας μη Νευτωνικού διφασικού ρευστού	el
dc.contributor.department	ΧΗΜΙΚΩΝ ΔΙΕΡΓΑΣΙΩΝ	el
heal.type	doctoralThesis
heal.classification	ΜΗΧΑΝΙΚΗ	el
heal.language	el
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2014-09-30
heal.abstract	Σκοπός της διατριβής είναι η μελέτη της ροής μη νευτωνικού υγρού εντός μιας δεξαμενής τροφοδοσίας και η προσέγγιση αυτής με την βοήθεια του δύο κλιμάκων k-ε μοντέλου τύρβης. Το αναπτυχθέν μαθηματικό μοντέλο εφαρμόστηκε σε δεξαμενή τύπου tundish που χρησιμοποιείται στην χύτευση των μετάλλων. Αφού παρουσιάζονται τα στοιχεία της συνολικής ροής του μετάλλου, αναλύεται ο ρόλος της δεξαμενής tundish στην συνεχή χύτευση. Ακολουθεί μια ιστορική αναδρομή στο σύνολο της τρέχουσας βιβλιογραφίας (δημοσιεύσεις, βιβλία, τεχνικές οδηγίες) και παρουσιάζονται τα τυρβώδη μοντέλα ροής που χρησιμοποιούνται. Αυτά είναι το βασικό K-ε μοντέλο (Launder and Spalding, 1974), η βελτίωση του όπως περιγράφεται στον υπολογιστικό κώδικα Phoenics που χρησιμοποιήθηκε, και το νέο δύο κλιμάκων μοντέλο k-ε (two scale k-ε model). Τέλος δίνονται και οι βασικές σχέσεις και έννοιες της μεθόδου Random Time Display - RTD που χρησιμοποιούνται για την μοντελοποίηση των φυσικών μετρήσεων. Με την βοήθεια της Υπολογιστικής Ρευστομηχανικής επιτεύχθηκε η μοντελοποίηση της ροής μη νευτωνικού ρευστού σε δεξαμενή τύπου tundish και εξήχθησαν τα αναφερόμενα αποτελέσματα. Στην περίπτωση της διφασικής ροής, προσδιορίσκαν με ακρίβεια για πρώτη φορά, οι τιμές των συντελεστών διφασικής ροής για την περίπτωση της δεξαμενής τύπου tundish όταν ανάλογα έχουν προσδιοριστεί για την περίπτωση σωλήνα από τους Ilegbussi and Spalding, 1989. Επιπλέον υπολογίσθηκε ο ρυθμός μεταφοράς της μάζας με έναν καινούργιο προσεγγιστικό τύπο που συγκρίνεται με τους δυο κλασσικούς τύπους προσέγγισης. Η νέα μορφή αντιστοιχεί τελικά στον μέσο όρο των δύο προηγουμένων. Στα θέματα του ιξώδες εξετάσαμε περιπτώσεις στις οποίες το κλασσικό μοντελο k-ε υπερεκτιμούσε το τυρβωδες ιξώδες σε περιοχές μεγαλύτερου μήκους από το αναμενόμενο. Σε αντίθεση, το δύο κλιμάκων μοντέλο k-ε έδωσε περισσότερο έντονες περιοχές στην είσοδο και λιγότερο στην έξοδο αλλά σχεδόν «ήρεμες» ενδιάμεσες περιοχές (όπου έχει επέλθει πλήρης ανάμιξη και ισορροπία) καθόλο το μήκος του δοχείου, πράγμα που είναι και περισσότερο αναμεννόμενο και συμφωνεί περισσότερο με τα πειραματικά δεδομένα. Παρατηρήθηκε επίσης, ότι το κλασσικό μοντελο k-ε δεν μπορεί να ανταποκριθεί τόσο καλά όσο το δύο κλιμάκων μοντέλο σε περιοχές όπου έχουμε έντονη τυρβώδη εμφάνιση (είσοδο, έξοδο) και ανάμεσα των μεγάλες περιοχές με πολύ χαμηλή ή ανύπαρκτη (κατά μήκος του δοχείου από την είσοδο έως την έξοδο) ανάμιξη. Συγκρίνοντας ανάμεσα στην περίπτωση μιας μονοφασικής ροής με το δύο κλιμάκων τυρβώδες μοντέλο και της διφασικής ροής με το κλασσικό k-ε τυρβώδες μοντέλο, εξάγεται το συμπέρασμα ότι είναι περίπου ισάξια στην συμπεριφορά των. Στην περίπτωση της δεξαμενής τύπου tundish φαίνεται σαν καλύτερη λύση η προσέγγιση με το μοντέλο της διφασικής ροής. Στην περίπτωση των δύο κλιμάκων τυρβώδους μοντέλου η ροή εμπεριέχει πάντως περισσότερες λεπτομέρειες της ανάμιξης. Ο τρόπος υπολογισμού του ρυθμού μεταφοράς της μάζας στις διφασικές ροές δείχνει ότι βελτιώνει τις προβλέψεις και διατηρεί καλή ισορροπία στην ανταλλαγή των ποσών μάζας και ενέργειας μέσω της διεπιφάνειας. Από την περίληψη θα ληφθούν υπ’ όψη μόνο οι πρώτοι 2500 χαρακτήρες μαζί με τα κενά (~450 λέξεις). Η περίληψη πρέπει να περιλαμβάνει τον στόχο, τη μεθοδολογία και τα αποτελέσματα - συμπεράσματα της διατριβής.	el
heal.advisorName	ΜΑΡΚΑΤΟΣ, ΝΙΚΟΛΑΟΣ	el
heal.committeeMemberName	ΜΗΤΣΟΥΛΗΣ, ΕΥΑΓΓΕΛΟΣ	el
heal.committeeMemberName	ΚΟΚΟΣΗΣ, ΑΝΤΩΝΙΟΣ	el
heal.committeeMemberName	ΤΖΙΑ, ΚΩΝΣΤΑΝΤΙΝΑ	el
heal.committeeMemberName	ΑΣΗΜΑΚΟΠΟΥΛΟΣ, ΔΙΟΝΥΣΙΟΣ	el
heal.committeeMemberName	ΚΥΡΑΝΟΥΔΗΣ, ΧΡΗΣΤΟΣ	el
heal.committeeMemberName	ΠΑΠΑΣΠΥΡΙΔΗΣ, ΚΩΝΣΤΑΝΤΙΝΟΣ	el
heal.academicPublisher	Σχολή Χημικών Μηχανικών	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	543
heal.fullTextAvailability	true