Πειραματική και υπολογιστική διερεύνηση κεκλιμένων τυρβωδών φλεβών αρνητικής άνωσης

Τσατσαρά, Ευαγγελία; Tsatsara, Evangelia

dc.contributor.author	Τσατσαρά, Ευαγγελία	el
dc.contributor.author	Tsatsara, Evangelia	en
dc.date.accessioned	2016-09-30T07:25:57Z
dc.date.available	2016-09-30T07:25:57Z
dc.date.issued	2016-09-30
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/43693
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.4428
dc.description	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο--Μεταπτυχιακή Εργασία. Διεπιστημονικό-Διατμηματικό Πρόγραμμα Μεταπτυχιακών Σπουδών (Δ.Π.Μ.Σ.) “Επιστήμη και Τεχνολογία Υδατικών Πόρων”	el
dc.rights	Default License
dc.subject	Φλέβες αρνητικής άνωσης	el
dc.subject	Υπό γωνία	el
dc.subject	Κοντινό πεδίο	el
dc.subject	Αραίωση	el
dc.subject	Συντελεστής συμπαράσυρσης	el
dc.subject	Near filed	en
dc.subject	Negatively buoyant jets	en
dc.subject	Dilution	en
dc.subject	Inclined	en
dc.subject	Entrainment coefficient	en
dc.title	Πειραματική και υπολογιστική διερεύνηση κεκλιμένων τυρβωδών φλεβών αρνητικής άνωσης	el
heal.type	masterThesis
heal.classification	Υδάτινοι πόροι	el
heal.classification	Υδραυλική μηχανική	el
heal.classificationURI	http://data.seab.gr/concepts/ad5e241251c9157b8d4fd20f70ff8e62dfd10d34
heal.classificationURI	http://data.seab.gr/concepts/d67f9e52ae29b6d224893db88fd8462a3b5e529e
heal.language	el
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2016-07-01
heal.abstract	Οι φλέβες αρνητικής άνωσης είναι τυρβώδεις ροές που δημιουργούνται στα επιφανειακά νερά (θάλασσα, λίμνες, ποτάμια) κατά τη διάθεση του αλμόλοιπου, του απόβλητου των μονάδων αφαλάτωσης. Το αλμόλοιπο έχει συγκέντρωση αλατότητας που φθάνει τη διπλάσια από εκείνη του θαλάσσιου νερού και μπορεί να επιφέρει καταστροφικές συνέπειες για τα οικοσυστήματα που ζουν στον πυθμένα, αν δεν αραιωθεί επαρκώς κατά τη διοχέτευσή του. Η παγκόσμια ανάπτυξη των μονάδων αφαλάτωσης ως λύση του προβλήματος της λειψυδρίας σε συνδυασμό με την ανάγκη για περιορισμό των περιβαλλοντικών τους επιπτώσεων, ώθησε την έρευνα των τυρβωδών φλεβών αρνητικής άνωσης. Αρκετοί ερευνητές έχουν παρουσιάσει αποτελέσματα των υδροδυναμικών χαρακτηριστικών των φλεβών αρνητικής άνωσης, ιδιαίτερα των κεκλιμένων ώστε να επιτυγχάνεται μεγαλύτερη τροχιά και κατά συνέπεια μεγαλύτερη αραίωση, προσπαθώντας ταυτόχρονα να καταστρώσουν αναλυτικές σχέσεις ή μαθηματικά μοντέλα προσομοίωσης των ροών αυτών. Οι περισσότερες εργασίες εστιάζονται στις γωνίες 30ο, 45ο, 60ο και κάποιες παρουσιάζουν μεταξύ τους σημαντικές ασυμφωνίες. Στην παρούσα εργασία διερευνήθηκε πειραματικά το κοντινό πεδίο της ροής κυκλικών φλεβών αρνητικής άνωσης που παροχετεύονται υπό γωνίες 15ο, 30ο, 35ο, 50ο και 70ο ως προς το οριζόντιο επίπεδο σε ακίνητο ομογενή αποδέκτη. Για πρώτη φορά παρουσιάζονται δεδομένα για τα γεωμετρικά χαρακτηριστικά και το πεδίο συγκεντρώσεων των φλεβών αρνητικής άνωσης που εκτοξεύονται υπό γωνίες 35ο και 50ο, καθώς και πειραματικές τιμές αραιώσεων γωνίας 70ο. Τα δεδομένα για τις υπόλοιπες γωνίες συμπληρώνουν τα περιορισμένα αποτελέσματα που υπάρχουν στη βιβλιογραφία και συνεισφέρουν στη διερεύνηση της συμπεριφοράς των φλεβών και της επίδρασης της αρχικής γωνίας παροχέτευσης στα χαρακτηριστικά της ροής. Η διεξαγωγή των 102 συνολικά πειραμάτων πραγματοποιήθηκε σε πειραματική διάταξη του Εργαστηρίου Εφαρμοσμένης Υδραυλικής του ΕΜΠ. Τέλος, διερευνήθηκε υπολογιστικά η συμπεριφορά των κυκλικών φλεβών αρνητικής άνωσης που εκτοξεύονται υπό γωνία. Πραγματοποιήθηκε προσομοίωση φλέβας αρνητικής άνωσης με διάφορες αρχικές γωνίες παροχέτευσης με χρήση ολοκληρωματικού μοντέλου, το οποίο βασίζεται σε κατανομές ταχύτητας και συγκέντρωσης Gauss. Συγκρίθηκαν τα πειραματικά δεδομένα της παρούσας και προηγούμενων εργασιών με τις προβλέψεις του μοντέλου, εφαρμόζοντας διάφορες σχέσεις υπολογισμού του συντελεστή συμπαράσυρσης.	el
heal.abstract	Desalination industry provides an effective solution to the growing problem of water scarcity, which is caused by the depletion and degradation of natural water resources. However, desalination process leads to the production of brine effluent. The brine effluent is denser than the ambient fluid and it may have a serious impact on the marine ecosystem due to its excessive salinity and other chemical substances or heavy metals. Such effluents are usually disposed through the proper outfall system into the seawater. The dense effluent is discharged upwards and preferably at an angle to the horizontal. In that way, inclined negatively buoyant jets are formed and rapid mixing and high dilution rates are achieved. The number and scale of desalination plants is increasing, therefore proper design of the disposal system is required, in order to minimize the impact on the ambient quality and subsequently on the environment. Previous experimental studies have focused on the geometrical parameters and dilution of inclined dense jets, particularly of those discharged at an angle of 30ο, 45ο and 60ο to the horizontal (e.g. Zeitoun et al. 1970, Roberts & Toms 1987, Roberts et al. 1997, Lindberg 1994, Cipollina et al. 2005, Shao & Law 2010, Abessi & Roberts 2014, Nikiforakis 2015). Papakonstantis (2009) presented a comprehensive study for angles between 45ο and 90ο. However, limited results have been reported regarding the trajectory and especially the concentration field and turbulent characteristics of dense jets inclined at angles of 15ο, 52ο, 70ο and 75ο (e.g. Kikkert 2006, Nemlioglou & Roberts 2006, Lai & Lee 2012, Oliver 2012, Crowe et al. 2015) and no results have been reported for the angles 35ο and 50ο. Moreover, several inconsistencies are found among the published data, particularly for dilution. In this study a large number of experiments (102) was conducted, in a large tank in order to avoid boundary effects, regarding the flow of round dense jets discharged at an angle in a calm and homogeneous ambient with horizontal bottom. Inclination angles of 15ο, 30ο, 35ο, 50ο and 70ο were investigated and data obtained regarding the geometrical characteristics and dilution in the near field, through flow visualizations and concentration measurements. Results are presented for the vertical distribution of the time averaged and RMS concentration at the location of the terminal height. Lastly, computational investigation of inclined round dense jets is performed using an integral model that was developed in previous research. In an attempt to predict more accurately the characteristics of the flow, different assumptions were made for the variation of the entrainment coefficient.	en
heal.advisorName	Παπακωνσταντής, Ηλίας	el
heal.committeeMemberName	Παπανικολάου, Παναγιώτης	el
heal.committeeMemberName	Μακρόπουλος, Χρήστος	el
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Πολιτικών Μηχανικών	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	148 σ.	el
heal.fullTextAvailability	true