heal.abstract |
Στην παρούσα διπλωματική εργασία διερευνώνται τα χαρακτηριστικά της ροής κατακόρυφης κυκλικής τυρβώδους φλέβας. Η διερεύνηση που πραγματοποιείται είναι τόσο θεωρητική όσο και πειραματική. Η θεωρητική ανάλυση περιλαμβάνει τη διατύπωση, με χρήση διαστατικής ανάλυσης, σχέσεων εκτίμησης των κυριότερων χαρακτηριστικών της ροής της φλέβας (πλάτος κατανομής συγκέντρωσης, ελάχιστη αραίωση) συναρτήσει των αρχικών συνθηκών (τιμές παραμέτρων στην εκροή της φλέβας) οι οποίες απαιτούν πειραματική επαλήθευση.
Πραγματοποιήθηκαν συνολικά 12 πειράματα σχετικά με τη ροή κυκλικών τυρβωδών φλεβών σε πειραματική διάταξη του Εργαστηρίου Εφαρμοσμένης Υδραυλικής του ΕΜΠ που περιλαμβάνει δεξαμενή, γεμάτη με νερό, διαστάσεων 1.00 m x 0.80 m x 0.70 m. Το νερό της δεξαμενής ήταν ήρεμο πριν την έναρξη των πειραμάτων και το υγρό της φλέβας, ήταν επίσης νερό ίδιας θερμοκρασίας με αυτό της δεξαμενής, που διοχετεύονταν κατακόρυφα προς τα πάνω από το κυκλικό στόμιο. Πιο συγκεκριμένα, έγιναν πειράματα για τρεις διαφορετικές διαμέτρους ακροφυσίου D= 0.5, 0.75 και 1.0 cm και για παροχές από 9.32 έως 37.07 cm3/s οι οποίες μετρήθηκαν με χρήση βαθμονομημένου παροχομέτρου. Οι αριθμοί Reynolds κυμάνθηκαν από 2650 έως 7024, εξασφαλίζοντας τυρβώδη ροή σε όλα τα πειράματα.
Στα πειράματα που πραγματοποιήθηκαν εφαρμόστηκε η οπτική τεχνική Laser Induced Fluorescence (LIF) και έγιναν μετρήσεις συγκέντρωσης στη ροή σε διάφορες αποστάσεις από την εκροή για τις παροχές και διαμέτρους που αναφέρονται παραπάνω.
Από την επεξεργασία των βίντεο των πειραμάτων και μετά από κατάλληλη βαθμονόμηση προέκυψαν οι συγκεντρώσεις στο πεδίο ροής.
Από τα πειραματικά αποτελέσματα προέκυψαν σε αδιάστατη μορφή οι εγκάρσιες κατανομές της μέσης συγκέντρωσης και της έντασης των τυρβωδών διακυμάνσεων της συγκέντρωσης σε διάφορες κατακόρυφες αποστάσεις από την εκροή. Η κατανομή της μέσης συγκέντρωσης σε αδιάστατη μορφή για κάθε πείραμα φαίνεται να ακολουθεί τη θεωρητική κατανομή Gauss και με την παραδοχή αυτή προσδιορίστηκε το πλάτος της κατανομής. Επίσης, η κατανομή της έντασης των τυρβωδών διακυμάνσεων της συγκέντρωσης κατά την εγκάρσια διεύθυνση σε αδιάστατη μορφή δείχνει δύο μέγιστα εκατέρωθεν του άξονα και φαίνεται πως είναι σε συμφωνία με αποτελέσματα άλλων ερευνητών.
Επιπλέον, δημιουργήθηκαν τα διαγράμματα μεταβολής του πλάτους της φλέβας, της αδιάστατης μέγιστης (αξονικής) συγκέντρωσης καθώς και της ελάχιστης αραίωσης κατά μήκος του άξονα της φλέβας. Επαληθεύτηκαν οι σχέσεις της διαστατικής ανάλυσης και προσδιορίστηκαν οι εξισώσεις συσχέτισης. Οι εξισώσεις αυτές συγκρίθηκαν με αποτελέσματα από τη βιβλιογραφία κι διαπιστώθηκε πως υπάρχει καλή συμφωνία. |
el |