Υπολογιστική Διερεύνηση της Ροής Τυρβωδών Κυκλικών Φλεβών Αρνητικής Άνωσης

Κιουλέπογλου, Αλέξανδρος

dc.contributor.author	Κιουλέπογλου, Αλέξανδρος	el
dc.date.accessioned	2020-10-19T08:13:47Z
dc.date.available	2020-10-19T08:13:47Z
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/51506
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.19204
dc.rights	Αναφορά Δημιουργού-Μη Εμπορική Χρήση 3.0 Ελλάδα	*
dc.rights.uri	http://creativecommons.org/licenses/by-nc/3.0/gr/	*
dc.subject	Φλέβες Αρνητικής Άνωσης	el
dc.subject	Negatively Buoyant Jets	el
dc.subject	Μαθηματικά Μοντέλα	el
dc.subject	Υπολογιστικές Μέθοδοι	el
dc.subject	Mathematical Models	el
dc.subject	Computational Methods	el
dc.subject	Γεωμετρικά Χαρακτηριστικά Φλέβας	el
dc.subject	Geometrical Parameters	el
dc.subject	Κατανομή Συγκέντρωσης	el
dc.subject	Concentration Profile	el
dc.title	Υπολογιστική Διερεύνηση της Ροής Τυρβωδών Κυκλικών Φλεβών Αρνητικής Άνωσης	el
dc.contributor.department	Επιστήμη και Τεχνολογία Υδατικών Πόρων	el
heal.type	masterThesis
heal.classification	Υδατικοί Πόροι	el
heal.language	el
heal.access	campus
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2018-06-25
heal.abstract	Οι φλέβες αρνητικής άνωσης δημιουργούνται από την προς τα πάνω διοχέτευση βαρύτερων υγρών αποβλήτων σε υδάτινες μάζες, με συνέπεια να παρατηρούνται ροές ρευστών, η μελέτη των οποίων είναι σημαντική για την πρόβλεψη των περιβαλλοντικών επιπτώσεων στον υδάτινο αποδέκτη και το βέλτιστο σχεδιασμό του συστήματος διάθεσης των αποβλήτων. Έχουν πραγματοποιηθεί αρκετές πειραματικές εργασίες για τη ροή κυκλικών φλεβών αρνητικής άνωσης, οι οποίες παρέχουν δεδομένα για τα γεωμετρικά χαρακτηριστικά της τροχιάς των φλεβών και την αραίωση σε χαρακτηριστικές θέσεις της τροχιάς . Επίσης, τα τελευταία χρόνια έχουν πραγματοποιηθεί προσομοιώσεις της ροής φλεβών αρνητικής άνωσης με τη χρήση μαθηματικών μοντέλων και τρισδιάστατων υπολογιστικών λογισμικών. Σκοπός της παρούσας εργασίας είναι η υπολογιστική διερεύνηση της ροής κυκλικών φλεβών αρνητικής άνωσης που εκτοξεύονται υπό γωνίες 15ο, 30ο , 45ο, 60ο, 75ο, 80ο, 85ο και 90ο, σε ακίνητο ομογενή αποδέκτη. Συγκεκριμένα, μελετώνται τα γεωμετρικά χαρακτηριστικά της τροχιάς της φλέβας, οι κατανομές συγκέντρωσης κατά την κατακόρυφη και την εγκάρσια διεύθυνση στη θέση του τερματικού ύψους και η αραίωση σε χαρακτηριστικές θέσεις της φλέβας (τερματικό ύψος και σημείο επιστροφής). Η διερεύνηση γίνεται με τη χρήση δύο διαφορετικών ολοκληρωματικών μοντέλων της βιβλιογραφίας, από τα οποία το πρώτο εφαρμόζει συντελεστή συμπαράσυρσης και το δεύτερο δέχεται ότι η ειδική άνωση μεταβάλλεται κατά μήκος της τροχιάς, καθώς και ενός τρισδιάστατου υπολογιστικού πακέτου (ANSYS CFX). Τα αποτελέσματα των προσομοιώσεων συγκρίνονται με διαθέσιμα πειραματικά δεδομένα. Τα αποτελέσματα της παρούσας εργασίας συμπληρώνουν την περιορισμένη βιβλιογραφία που υπάρχει, όσον αφορά την υπολογιστική διερεύνηση των κυκλικών φλεβών αρνητικής άνωσης. Τα συμπεράσματα που προκύπτουν είναι ότι το πρώτο ολοκληρωματικό μοντέλο (μετά από την προσαρμογή του συντελεστή συμπαράσυρσης όπως έχει προταθεί σε άλλη εργασία) μπορεί να προβλέψει ικανοποιητικά τα γεωμετρικά χαρακτηριστικά σε όλο το εύρος των γωνιών από 15ο ως 90ο, ενώ το δεύτερο μοντέλο παρουσιάζει αποκλίσεις σε γωνίες πάνω από 60ο. Το υπολογιστικό πακέτο CFX υποεκτιμά τα γεωμετρικά χαρακτηριστικά. Ακριβής πρόβλεψη αραιώσεων σε όλο το εύρος των γωνιών μεταξύ 15ο και 90ο δεν παρέχεται από τα μοντέλα και τον κώδικα CFX. Ωστόσο το υπολογιστικό πακέτο CFX προβλέπει με ικανοποιητική ακρίβεια τη μορφή της εγκάρσιας κατανομής της συγκέντρωσης στη θέση του τερματικού ύψους ανόδου της φλέβας, η οποία ακολουθεί την κατανομή Gauss. Επίσης προβλέπει με ικανοποιητική ακρίβεια τη μορφή της κατακόρυφης κατανομής της συγκέντρωσης, η οποία ακολουθεί την κατανομή Gauss από τον άξονα μέχρι το άνω όριο της φλέβας, ενώ στο κάτω μέρος αποκλίνει λόγω της αποκόλλησης μαζών της ροής με αποτέλεσμα να παρατηρούνται μεγαλύτερες συγκεντρώσεις κάτω από τον άξονα της φλέβας.	el
heal.abstract	Negatively buoyant jets are formed when a fluid is injected upwards in a lighter fluid or downwards in a denser fluid. Examples of this phenomenon can be observed when desalination plants or industries discharge their effluents in coastal waters. Usually, such effluents are discharged upwards at an angle to the horizontal, thus forming negatively buoyant jets; the study of such flows is important for the prediction of the impact on the marine ecosystem. So far, most studies on negatively buoyant jets are based on experiments, and report data for the geometrical parameters and dilution of the flow. Such experimental studies were implemented by Zeitoun et al. (1970), Roberts and Toms (1987), Lindberg (1994), Roberts et al. (1997), Bloomfield and Kerr (2002), Cipollina et al. (2005), Kikkert (2006), Papakonstantis (2009), Shao and Law (2010), Papakonstantis et al. (2011a,b), Lai and Lee (2012), Oliver (2012), Abessi and Roberts (2014), Crowe et al. (2016), Tsatsara (2016) etc. Computational studies on negatively buoyant jets are significantly fewer than experimental studies. Such studies have been performed by Jirka (2004), Vafeiadou et al. (2005), Papanicolaou et al. (2008), Papakonstantis (2009), Lai and Lee (2012), Oliver et al. (2013) etc. The above mentioned researchers used either mathematical models or computational fluid dynamics (CFD) software, to study the trajectory and dilution of negatively buoyant jets. In this study, two integral models and a CFD software are used, in order to simulate the flow of negatively buoyant jets injected at angles of 15o, 30o, 45o, 60o, 75o, 80o, 85o, 90o . Results for the trajectory characteristics and dilution are obtained and are compared to experimental data.	en
heal.advisorName	Παπακωνσταντής, Ηλίας	el
heal.committeeMemberName	Παπακωνσταντής, Ηλίας	el
heal.committeeMemberName	Χριστοδούλου, Γεώργιος	el
heal.committeeMemberName	Νάνου, Αικατερίνη	el
heal.academicPublisher	Σχολή Πολιτικών Μηχανικών	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	89
heal.fullTextAvailability	true