Υπολογιστική Διερεύνηση Πολυσυστατικής και Αντιδρώσας Ροής σε Καυστήρα Συστροφής

Διακίδης, Ιωάννης; Diakidis, Ioannis

dc.contributor.author	Διακίδης, Ιωάννης	el
dc.contributor.author	Diakidis, Ioannis	en
dc.date.accessioned	2018-12-17T10:22:57Z
dc.date.available	2018-12-17T10:22:57Z
dc.date.issued	2018-12-17
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/48251
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.9088
dc.description	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο--Μεταπτυχιακή Εργασία. Διεπιστημονικό-Διατμηματικό Πρόγραμμα Μεταπτυχιακών Σπουδών (Δ.Π.Μ.Σ.) “Υπολογιστική Μηχανική”	el
dc.rights	Αναφορά Δημιουργού 3.0 Ελλάδα	*
dc.rights.uri	http://creativecommons.org/licenses/by/3.0/gr/	*
dc.subject	Καυστήρας συστροφής	el
dc.subject	Υπολογιστική ρευστοδυναμική	el
dc.subject	Καύση	el
dc.subject	Συστροφή	el
dc.subject	Υπολογιστικά μοντέλα	el
dc.subject	Swirl burner	en
dc.subject	CFD	en
dc.subject	Combustion	en
dc.subject	Swirl	en
dc.subject	Computational models	en
dc.title	Υπολογιστική Διερεύνηση Πολυσυστατικής και Αντιδρώσας Ροής σε Καυστήρα Συστροφής	el
heal.type	masterThesis
heal.classification	ΜΗΧΑΝΙΚΗ ΤΩΝ ΡΕΥΣΤΩΝ	el
heal.classificationURI	http://data.seab.gr/concepts/ac15ae00bf02fd98b004a5b92387f8804dae2def
heal.language	el
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2018-10-25
heal.abstract	Η παρούσα διπλωματική εργασία έχει ως θέμα την υπολογιστική μελέτη του ροϊκού και θερμικού πεδίου που προκύπτει κατά την ψυχρή και θερμή λειτουργία εργαστηριακού καυστήρα συστροφής. Η μοντελοποίηση πραγματοποιήθηκε μέσω του υπολογιστικού πακέτου Ansys CFX Version 17.0 και προέκυψε ως αποτέλεσμα μιας σειράς παραμετρικών διερευνήσεων. Αρχικά, επιχειρήθηκε να καταλήξουμε στο πλέον κατάλληλο μοντέλο τύρβης για την υπόψη ροή. Γι’ αυτό τον σκοπό ξεκινήσαμε από την προσομοίωση της ψυχρής λειτουργίας του καυστήρα και ύστερα από την σύγκριση με πειραματικές τιμές για την ακτινική κατανομή της ολικής ταχύτητας ροής αέρα και αέρα- μεθανίου καταλήξαμε στο πλέον επαρκές (RNG k-ε). Έχοντας μοντελοποιήσει τη τύρβη συνεχίσαμε με την μελέτη της αντιδρώσας ροής μεθανίου αέρα και την παραμετρική διερεύνηση με στόχο την εύρεση του μηχανισμού καύσης (διβηματικός), του μοντέλου καύσης (EDM) και του μοντέλου ακτινοβολίας (P1) τα οποία ταιριάζουν περισσότερο στην προσομοίωση της υπόψη ροής για τις δεδομένες συνθήκες λειτουργίας. Απώτερος σκοπός των πειραματικών διερευνήσεων ήταν η δόμηση ενός αξιόπιστου υπολογιστικού μοντέλου ώστε να μπορέσουμε αφενός να κατανοήσουμε σε μεγαλύτερο βάθος τα ροϊκά και θερμικά χαρακτηριστικά της τυρβώδους καύσης και αφετέρου να αποκτήσουμε ένα αξιόπιστο εργαλείο για τη διεξαγωγή σχετικών υπολογιστικών «πειραμάτων». Σε αυτό το πλαίσιο, αφού αξιολογήσαμε ποσοτικά μέσω της εύρεσης των συνολικών μέσων σφαλμάτων την ικανότητα πρόβλεψης του μοντέλου μας, προχωρήσαμε στην περιγραφή των κυριοτέρων χαρακτηριστικών του ροϊκού πεδίου των φλογών μεθανίου μαζί με την μορφή του θερμικού πεδίου συμπεριλαμβανομένων και των αερίων εκπομπών CO και CO2. Η μειωμένη δυνατότητα του μοντέλου να προσεγγίσει την αντιδρώσα ροή μας στέρησε την δυνατότητα να προβούμε σε μία αναλυτική ποσοτικά περιγραφή των παρατηρούμενων φαινομένων. Έχοντας όμως κατά νου πως ποιοτικά το μοντέλο είναι επαρκές αξιοποιήσαμε τις δυνατότητες του για να παρουσιάσουμε μια κατά το δυνατόν σφαιρική άποψη της αλληλεπίδρασης ροϊκού και θερμικού πεδίου μέσω σχετικών απεικονίσεων. Επομένως, καταλήξαμε σε χρήσιμα συμπεράσματα για την κατανομή του καυσίμου στη διατομή του καυστήρα, τις περιοχές αντίδρασης και σταθεροποίησης της φλόγας, αυτές της μέγιστης θερμοκρασίας και σε πολλά άλλα ενδιαφέροντα πλην όμως βασικά χαρακτηριστικά τέτοιου είδους ροών. Το επόμενο βήμα πέραν από την πιστοποίηση του υπολογιστικού μοντέλου με βάση τα διαθέσιμα πειραματικά δεδομένα (ροές αέρα και μεθανίου-αέρα) ήταν η διενέργεια υπολογιστικών «πειραμάτων» ώστε να αξιολογήσουμε την επίδραση παραμέτρων όπως η ισχύς λειτουργίας και ο αριθμός συστροφής. Έχοντας γνώση της σχετικής ακρίβειας του υπολογιστικού μοντέλου για την μη αντιδρώσα ροή (μέσο σφάλμα γύρω στο 30%) και των προβλημάτων σύγκλισης που προέκυψαν κατά την επίλυση της αντιδρώσας περιοριστήκαμε στην παρουσίαση του ροϊκού πεδίου του διφασικού μίγματος μεθανίου-αέρα για δύο περιπτώσεις. Στην πρώτη διπλασιάσαμε την ισχύ λειτουργίας του καυστήρα (από 5 σε 10 kW) και στη δεύτερη διπλασιάσαμε τον λόγο αέρα-καυσίμου (λ = 2) επιβάλλοντας εμμέσως την αύξηση της συστροφής. Το αποτέλεσμα ήταν η περιγραφή του στροβίλου και της ζώνης ανακυκλοφορίας που επάγεται από αυτόν καθώς και παρατηρήσεις σχετικά με την κατανομή του καυσίμου.	el
heal.advisorName	Φούντη, Μαρία	el
heal.committeeMemberName	Μπούρης, Δημήτριος	el
heal.committeeMemberName	Ριζιώτης, Βασίλειος	el
heal.committeeMemberName	Φούντη, Μαρία	el
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Μηχανολόγων Μηχανικών	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	79 σ.	el
heal.fullTextAvailability	true