Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Applying model studies to support the monitoring of methane hazard during theprocess of underground coal mining

Tutak Magdalena, Brodny Jarosław, Małkowski Piotr, Grebski Wes

Production Engineering Archives

|

2023

|

Vol. 29, Iss. 3

319-327

EN

The process of underground mining is one of the most complex and hazardous activities. In order to maintain the continuity and efficiency of this process, it is necessary to take measures to reduce this hazard. The paper addresses this issue by presenting a developed methodology for using model studies and numerical simulations to support the process of monitoring methane hazards. Its basis is the developed model of the region of underground mining exploitation along with the ventilation phenomena occurring in it. To develop it, the ANSYS Fluent program was used, based on the finite volume method classified as computational fluid mechanics. The model reflects both the geometries and physical and chemical phenomena occurring in the studied area, as well as the auxiliary ventilation equipment used during operation. The research was conducted for two variants of methane emissions from goaf zones, the first of which concerned the actual state of the mining area, and the second of which concerned increased methane emissions from these goaf zones. The purpose of the study was to determine the distribution of methane concentrations in the most dangerous part of the studied area, which is the intersection of the longwall and the tailgate, as well as the distribution of ventilation air flow velocities affecting them. The studies for both variants made it possible to determine places particularly exposed to the occurrence of dangerous concentrations of methane in this region. The methodology developed represent a new approach to studying the impact of methane emissions from goaf zones into mine workings.

2

Capture efficiency of magnetically labeled particles traveling through an intracranial aneurysm

Cardona M., Ramírez J., Benavides-Moran A. G.

International Journal of Applied Mechanics and Engineering

|

2021

|

Vol. 26, no. 1

65--75

EN

Cell manipulation using external magnetic fields has been proposed to accelerate the neck reendothelization of saccular unruptured stented intracranial aneurysms. This work presents a computational fluid dynamics (CFD) model of a Saccular Brain Aneurysm that incorporates a helicoidal stent. An Eulerian-Lagrangian model implemented in ANSYS-Fluent is used to simulate the hemodynamics in the aneurysm. In silico studies have been conducted to describe the incidence of the magnetic field direction, frequency and amplitude on the blood hemodynamics and particle capture efficiency, when an external magnetic field is used to trap magnetically labeled particles traveling through the aneurysm. It is found that the magnetic field direction affects the particle concentration in the target region. Simulation results show that the highest particle capture efficiency is obtained with a 1T magnetic field amplitude in an open bore MRI scanner, when a permanent magnet is used.

3

Modeling of methane and air velocity behavior in an auxiliary ventilated coal heading

Daloğlu Gülnaz, Önder Mustafa, Parra Teresa

Archives of Mining Sciences

|

2021

|

Vol. 66, no. 1

69--84

EN

It is commonly known that the cause of serious accidents in underground coal mining is methane. Thus, computational fluid dynamics (CFD) becomes a useful tool to simulate methane dispersion and to evaluate the performance of the ventilation system in order to prevent mine accidents related to methane. In this study, numerical and experimental studies of the methane concentration and air velocity behaviour were carried out. The experiment was conducted in an auxiliary ventilated coal heading in Turkish Hard Coal Enterprises (TTK), which is the most predominant coal producer in Turkey. The simulations were modeled using Fluent-Ansys v.12. Significant correlations were found when experimental values and modeling results were compared with statistical analysis. The CFD modeling of the methane and air velocity in the headings especially uses in auxiliary ventilation systems of places where it is hard to measure or when the measurements made are inadequate.

4

Numerical study of an isothermal slush flowfor aerospace propulsion applications

Di Batista Ruben, Scelzo Maria Teresa, Vetrano Maria Rosaria

Transactions on Aerospace Research

|

2019

|

Nr 2 (255)

82--95

EN

Slushes are two-phase solid-liquid single-species cryogenic fluids that exhibit an increased density and a greater heat capacity with respect to the corresponding normal boiling point liquids. These promising features are of large interest for applications that exploit slush as a thermal fluid, like super magnets refrigeration, cryogenic cooling of bio-materials or air conditioning, and for aerospace systems that use slush fluids as fuel or oxidizer. Several programs in the frame of the research on Slush Hydrogen (SLH2) as a new-generation fuel for aerospace propulsion have been started in the past. This work was carried out in the framework of a VKI research activity promoted by the Predict ESA Technology Research Programme, to investigate experimentally and numerically the behavior of slush flows in a representative upper stage feeding line. In this paper, we present a simulation based on a granular two-fluid model on an isothermal solid liquid mixture (slurry) and a Nitrogen slush (SLN2) fluid flowing in a horizontal pipe. A finite-volumes discretization using the software library OpenFOAM was benchmarked against experimental and numerical literature data, to assess the accuracy of the code in predicting pressure drops along the pipe axis and solid particle distribution across the pipe diameter. Moreover, the effects of concentration and inlet velocity are investigated. We show that the numerical model fairly reproduces the literature data in terms of important aspects as the solid volume fraction distribution and the pressure drops, especially for high flow rates.

PL

Niejednorodna mieszanina fazy stałej i ciekłej tego samego składnika (ang. slush) jest dwufazową cieczą kriogeniczną która charakteryzuje się zwiększoną gęstością i pojemnością cieplną w porównaniu z odpowiadającymi im cieczami o normalnej temperaturze wrzenia. Te obiecujące właściwości wzbudzają duże zainteresowanie w aplikacjach wykorzystujących taką mieszaninę jako wymiennik ciepła, w zastosowaniach takich jak: chłodzenie supermagnesów, kriogeniczne chłodzenie biomateriałów lub klimatyzacja. W systemach kosmicznych mieszaninę fazy stałej i ciekłej (ang. slush), wykorzystuje się jako paliwo albo utleniacz. W przeszłości rozpoczęto kilka programów w ramach badań nad slush-em wodorowym (SLH2) jako paliwem nowej generacji dla napędów lotniczych i kosmicznych. Praca opisana w niniejszym artykule została wykonana w ramach działalności badawczej VKI wspieranej przez „Predict ESA Technology Research Programme”. Miała na celu zbadanie, za pomocą eksperymentu i symulacji numerycznych, zachowania przypływów slash-u w modelowej linii zasilania silnika górnego stopnia rakiety. W artykule przedstawiono, opartą na granularnym modelu, symulację przepływu izotermicznego w poziomej rurze dwóch cieczy: mieszaniny ciało stałe – ciecz (klasyczna zawiesina) i slash-u azotowego (SLN2). Użyto dyskretyzacji metodą objętości skończonych oraz programów z biblioteki OpenFoam, otrzymane wyniki zestawiono z danymi eksperymentalnymi i symulacyjnymi dostępnymi w literaturze. W szczególności zbadano jak dokładnie przybliżony model przewiduje spadek ciśnienia wzdłuż rury oraz dystrybucję stałych cząstek w przekrojach poprzecznych rury. Co więcej sprawdzono wpływ warunków 95 brzegowych na wlocie (rozkładu koncentracji cząstek stałych w niejednorodnej mieszaninie oraz prędkości) na wyniki. Pokazano, że zastosowany model numeryczny wykazuje dobrą zgodność opublikowanym już danymi pod względem istotnych aspektów, takich jak udział objętościowy frakcji stałej oraz spadek ciśnienia wzdłuż rury, zwłaszcza dla dużego natężenia przepływu.

5

Development of multi-phase models of blood flow for medium-sized vessels with stenosis

Kopernik Magdalena, Tokarczyk Paweł

Acta of Bioengineering and Biomechanics

|

2019

|

Vol. 21, no. 2

63--70

EN

The purpose of the work was to develop two-phase non-Newtonian blood models for medium-sized vessels with stenosis using power law and Herschel–Bulkley models. Methods: The blood flow was simulated in 3D models of blood vessels with 60% stenosis. The Ansys Fluent software was applied to implement the two-phase non-Newtonian blood models. In the present paper, the mixture model was selected to model the two phases of blood: plasma and red blood cells. Results: Simulations were carried out for four blood models: a) single-phase non-Newtonian, b) two-phase non-Newtonian, c) two-phase Herschel–Bulkley with yield stress 0 mPa, and d) two-phase Herschel–Bulkley with yield stress 10 mPa for blood plasma, while flow took place in vessel with stenosis 60%. Presentation of results in this paper shows that stenosis can substantially affect blood flow in the artery, causing variations of velocity and wall shear stress. Thus, the results in the present paper are maximum values of blood velocity and wall shear stress, profiles and distributions of blood velocity and wall shear stress computed for single- and two-phase blood models for medium-sized vessels with stenosis. Conclusions: For the two-phase blood models the influence of initial velocity on blood flow in the stenosis zone is not observed, the velocity profiles are symmetric and parabolic. Contrary, for the single phase non-Newtonian blood model, the velocity profile is flat in the stenosis zone and distribution of velocity is disturbed just behind the stenosis zone. The shapes of wall shear stress profiles for twophase blood models are similar and symmetric in the center of stenosis. The biggest differences in maximum values of velocities and wall shear stress are observed between single phase non-Newtonian power law and Herschel–Bulkley blood models. The comparison of the obtained results with the literature indicates that the two-phase Herschel–Bulkley model is the most suitable for describing flow in medium-sized vessels with stenosis.

6

The influence of computational domain discretization on CFD results concerning aerodynamics of a vehicle

Sosnowski M.

Journal of Applied Mathematics and Computational Mechanics

|

2018

|

Vol. 17, nr 1

79--88

EN

The paper presents research concerning the influence of computational domain discretization on the results of CFD analysis. Tetrahedral and polyhedral numerical mesh types are analyzed and the mesh convergence index is calculated. The obtained results are compared to the experimental measurements concerning the estimation of drag coefficient of the vehicle model. The research carried out indicates the great influence of pre-processing on the reliability of the obtained results. Moreover, the advantages of polyhedral mesh over tetrahedral mesh are pointed out in the paper.

7

Modelling of blood thrombosis at microscopicand mesoscopic scales

Kopernik M.

Computer Assisted Methods in Engineering and Science

|

2018

|

Vol. 25, no. 1

21--45

EN

Blood coagulation at the place of the complete severing of a vessel or puncturing of a vessel sidewall is usually a beneficial reaction, as it protects the body from bleeding and maintains hemostasis, while the formation of a blood clot inside the blood vessel is a pathological phenomenon, which is highly dangerous, and sometimes leads to serious complications. In this paper, two scales of modelling blood thrombosis will be introduced using numerical methods and fluid dynamics. The meso-scale model of the flow is described by Navier-Stokes equations and the blood thrombosis model is based on equations of transport and diffusion. The equations describing levels of concentrations of factors responsible for blood coagulation can be implemented into a solver solving Navier-Stokes equations, what will enable simulation of blood flow and estimation of the risk of thrombus formation related to flow conditions. The proposed micro-scale model is using molecular dynamics to simulate interactions between blood cells and vascular walls. An effective combination of both models is possible thanks to the introduction of the multiple-time stepping algorithm, which enables a full visualization of blood flow, coupling molecular interaction with the fluid mechanics equation. The goal of the paper is to present the latest literature review on the possibilities of blood coagulation modelling in two scales and the main achievements in blood thrombosis research: the key role of transport and experimental background.

8

Stosunki sił i momentów sił jako kryteria podobieństwa dynamicznego różnych zjawisk występujących w inżynierii wiatrowej, inżynierii śniegowej i dynamice płynów. Część I – Podstawy i zagadnienia ustalone

Flaga Andrzej

Budownictwo i Architektura

|

2018

|

Vol. 17, nr 4

121--140

PL

Praca dotyczy kryteriów podobieństwa dynamicznego różnych zjawisk występujących w inżynierii wiatrowej, inżynierii śniegowej i dynamice płynów wyprowadzonych ze stosunków sił i momentów sił wpływających na te zjawiska. Wyprowadzone i analizowane w części I kryteria podobieństwa dynamicznego dotyczą głównie następujących zagadnień ustalonych: 1. Przepływów i opływów płynów; 2. Zagadnień kontaktowych płyn – ciało stałe ; 3. Zagadnień pływania ciała stałego po płynie bez i z obecnością fal powierzchniowych.

EN

The work concerns dynamic similarity criteria of various phenomena occurring in wind engineering, snow engineering and fl uid dynamics derived from ratios of forces and forces moments affecting these phenomena. Derived and analyzed in part I dynamic similarity criteria, mainly concern the following steady problems: 1. Fluid fl ows and fl ows past objects ; 2. Fluid-solid contact problems; 3. Problems of a solid fl oating on a fl uid with and without of the surface waves.

9

Stosunki sił i momentów sił jako kryteria podobieństwa dynamicznego różnych zjawisk występujących w inżynierii wiatrowej, inżynierii śniegowej i dynamice płynów. Część II – Zagadnienia nieustalone o charakterze okresowym, quasi-okresowym lub turbulentnym

Flaga Andrzej

Budownictwo i Architektura

|

2018

|

Vol. 17, nr 4

141--154

PL

Praca dotyczy kryteriów podobieństwa dynamicznego różnych zjawisk występujących w inżynierii wiatrowej, inżynierii śniegowej i dynamice płynów wyprowadzonych ze stosunków sił i momentów sił wpływających na te zjawiska. Wyprowadzone i analizowane w części II kryteria podobieństwa dynamicznego dotyczą głównie następujących zagadnień nieustalonych o charakterze okresowym, quasi-okresowym i turbulentnym: 1. Drgań ciała stałego w nieruchomym lub ruchomym płynie; 2. Odrywania się cząstek/płatków/klastrów śniegowych z wierzchniej warstwy złoża śniegu; 3. Wirujących turbin, śmigieł lub śrub okrętowych.

EN

The work concerns dynamic similarity criteria of various phenomena occurring in wind engineering, snow engineering and fl uid dynamics derived from ratios of forces and forces moments affecting these phenomena. Derived and analyzed in part II dynamic similarity criteria, mainly concern the following unsteady problems of periodic, quasi-periodic and turbulent character: 1. Vibrations of a solid in a stationary and moving fl uid; 2. Snow particles/fl akes/clusters breaking off the outer layer of the snow deposit; 3. Rotating turbines, propellers or screw propellers.

10

Badania opływu wybranych profili sond dla potrzeb w metrologii strumieni

Zgolak P.

Informatyka, Automatyka, Pomiary w Gospodarce i Ochronie Środowiska

|

2017

|

T. 7, nr 4

57--61

PL

W pracy przedstawiono wyniki wizualizacji opływów wybranych profili sond spiętrzających przepływ. Określono częstotliwość odrywania się wirów za sondą. Przeprowadzono szereg badań eksperymentalnych mających na celu określenie oraz analizę zjawisk zachodzących w rozpatrywanym obszarze badawczym. Dzięki wykorzystaniu metody anemometrii obrazowej uzyskano rozkłady prędkości w otoczeniu badanych profili. Sformułowano wnioski natury metrologicznej.

EN

The paper presents results of flow around visualization in selected sensors profiles of the pitot probe. Vortices detachment frequency from the probe was defined. A series of experimental research to identifying and determining analysis the phenomena occurring in the area of research were done. By using Practicle Image Velocimetry methods (PIV) velocity distribution around the analyzed profiles were obtained. Metrological type conclusions were formulated.

11

Application of CFD to modeling of squeeze mode magnetorheological dampers

Gołdasz J., Sapiński B.

Acta Mechanica et Automatica

|

2015

|

Vol. 9, no. 3

129--134

EN

The so-called squeeze flow involves a magnetorheological (MR) fluid sandwiched between two planar surfaces setting up a flow channel. The height of the channel varies according to a prescribed displacement or force profile. When exposed to a magnetic field of sufficient strength MR fluids develop a yield stress. In squeeze-mode devices the yield stress varies with both the magnetic field magnitude and the channel height. In this paper an unsteady flow model of an MR fluid in squeeze mode is proposed. The model is developed in Ansys Fluent R16. The MR material flow model is based on the apparent viscosity approach. In order to investigate the material's behaviour the authors prepared a model of an idealized squeeze-mode damper in which the fluid flow is enforced by varying the height of the channel. Using mesh animation, the model plate is excited, and as the mesh moves, the fluid is squeezed out of the gap. In the simulations the model is subjected to a range of displacement inputs of frequencies from 10 to 20 Hz, and local yield stress levels up to 30 kPa. The results are presented in the form of time histories of the normal force on the squeezing plate and loops of force vs. displacement (velocity).

12

Comparison of methods for determining the convective heat transfer coefficient for the induction-heated charge

Kurek A., Golak S., Przyłucki R., Kachel A., Smalcerz A., Ślęzok M.

Przegląd Elektrotechniczny

|

2013

|

R. 89, nr 2b

266-269

EN

This paper presents a comparison of convective heat transfer coefficients determined by use of different methods. The coefficients were estimated from dimensionless numbers (5 variants) and by numerical fluid dynamics simulation (4 variants). A computer simulation of induction heating process of a steel non-magnetic workpiece in a vertical induction heater was adopted as a calculation model. Except for the value of convective heat transfer coefficient also the influence of its changes on temperature distribution in the heated workpiece was monitored.

PL

W pracy porównano wartości współczynników konwekcyjnej wymiany ciepła wyznaczonych różnymi metodami. Współczynniki wyznaczono w oparciu o liczby kryterialne (5 wariantów) i bazując na symulacji numerycznej mechaniki płynów (4 warianty).Oprócz wartości współczynnika wymiany ciepła przez konwekcję kontrolowano także wpływ zmiany tego współczynnika na rozkład temperatury w nagrzewanym wsadzie.

13

Heat transfer and inverse problems; selected cases in 1D and 3D geometries

Szyszkiewicz K., Dziembaj P., Filipek R.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2013

|

Vol. 58, iss. 1

9-18

EN

Heat transport phenomena in the framework of continuum media mechanics is presented. Equations for conservation laws and finite volume numerical method based on these equations are discussed. This method is the foundation of the FLUENT computational fluid dynamics (CFD) package which was used for calculations of the temperature distribution in several examples: steady and evolutional states for single and multiphase systems. Comparison with analytical solutions was carried out. This allows verification of the FLUENT results for various boundary conditions. Independent procedure based on the method of lines was applied for 1D cases and compared with FLUENT and/or analytical results. Formulation of a special type inverse problem for heat equation was given. Analytical solution of the steady-state inverse problem in 1D geometry was developed. Analogues case for 3D geometry was tested using FLUENT. This led to the optimization problem with clear and well defined optimum. This result suggests that in similar but more general inverse problems global optimum may exist which justifies the inverse problem methodology.

PL

Zaprezentowano zjawiska transportu ciepła w kontekście mechaniki ośrodków ciągłych. Omówiono równania wyrażające prawa zachowania oraz metodę numeryczną objętości skończonych bazującą na tych prawach. Metoda ta będaca podstawa pakietu FLUENT, który służy do obliczeń w dynamice płynów (CFD, compuational fluid dynamics) została użyta do symulacji rozkładu temperatury w kilku przykładach ilustrujących stany ewolucyjne i stacjonarne dla jedno- i wielo-fazowych układów. Przeprowadzono porównanie z wybranymi rozwiązaniami analitycznymi. Pozwoliło to na weryfikacje wyników z FLUENT-a dla różnych warunków brzegowych. Niezależna procedura oparta o metodę linii dla przypadku jednowymiarowego została wykorzystana do porównania z wynikami z FLUENT-a oraz wynikami analitycznymi. Sformułowano pewien specjalny przypadek zagadnienia odwrotnego dla równania ciepła i przedstawiono jego analityczne rozwiązanie. Analogiczny przypadek w geometrii trójwymiarowej przetestowano numerycznie z użyciem FLUENT-a. Prowadzi to do problemu optymalizacji z dobrze określonym minimum globalnym. Wynik ten sugeruje, że w podobnych, ale bardziej ogólnych zagadnieniach odwrotnych może istnieć optimum, co usprawiedliwia metodologie zagadnienia odwrotnego w takich sytuacjach.

14

Wpływ modelu przepływu powietrza w budynku na dokładność prognozowania zapotrzebowania budynku na ciepło: modelowanie

Antczak R., Krzaczek M.

Technika Chłodnicza i Klimatyzacyjna

|

2012

|

nr 8

332-337

PL

W artykule poddano analizie dwie odmienne metody służące do prognozowania zapotrzebowania budynków na energię do ogrzewania i wentylacji. Przedstawiono dwa modele energetyczne budynku, wykorzystujące odmienne podejścia do modelowania przepływu powietrza w pomieszczeniach, Pierwszy model, nazwany modelem uproszczonym, został zastosowany do opracowania metodologii obliczania charakterystyki energetycznej budynków, Drugi model, nazwany modelem zaawansowanym, jest modelem uwzględniającym trójwymiarowy, niestacjonarny przepływ ciepła i masy w budynku, Omówiono podstawy matematyczne obu modeli oraz przedstawiono ich zalety i wady

EN

Two different methods of ventilation heat demand prediction are analyzed. Two energetic models of air flow in buildings are presented. The first, simplified model has been applied in energetic calculations for buildings. The second one - advanced model- takes into account three-dimension, non-stationary heat and mass flow inside buildings. Mathematical basics of both models are given and their advantages and disadvantages are discussed

15

Badania modelowe rozprzestrzeniania się butylohydroksytoluenu (BHT) migrującego z rur polietylenowych (PE-HD) do wody

Widomski M., Kowalska B., Kowalski D.

Ochrona Środowiska

|

2012

|

Vol. 34, nr 3

33-37

PL

Rury wykonane z polietylenu wysokiej gęstości (PE-HD) są szeroko stosowane do budowy sieci i instalacji wodociągowych. Migracja stosowanych w ich produkcji związków organicznych (zwłaszcza przeciwutleniaczy) ze ścianek przewodów może pogarszać jakość wody wodociągowej. W pracy przedstawiono wyniki badań laboratoryjnych i numerycznych rozprzestrzeniania się butylowanego hydroksytoluenu (BHT) w wodzie, migrującego ze ścianek przewodu z PE-HD. Badania zostały przeprowadzone w zamkniętym układzie laboratoryjnym, w którym krążyła woda ze stałą prędkością przez 72 h. Pomiar zawartości BHT w wodzie wykonano metodą spektometrii mas, natomiast obliczenia modelowe przeprowadzono stosując komercyjny program Fluent (Ansys Inc.), wykorzystując niezbędne dane wejściowe oraz warunki początkowe i brzegowe. Zaobserwowano wyraźny wzrost zawartości BHT w cyrkulującej wodzie, wynikający z migracji tego przeciwutleniacza ze ścianek przewodu z PE-HD do płynącej w nim wody. Uzyskane wyniki obliczeń modelowych zawartości BHT w wodzie wykazały dobrą zgodność z wartościami pomierzonymi w układzie badawczym.

EN

Pipes made of high density polyethylene (HDPE) are widely applied in drinking water distribution systems and household installations. However, the organic com-pounds used for pipe production (especially antioxidants) may migrate from the pipe walls and thus affect the quality of tap water. This paper presents the results of laboratory tests and numerical computations visualizing the propagation of the antioxidant BHT that migrates from the HDPE pipe into the water. Our laboratory test was conducted using a closed-loop setup, where water circulated in the pipe interior with a constant flow velocity for 72 hours. BHT concentration in the water was measured by mass spectrometry, while numerical modeling was carried out using the commercial software Fluent (Ansys Inc.), supported by the input data required, and also the initial and boundary conditions. A noticeable increase was observed in the BHT content of the circulating water, which is attributable to the migration of the antioxidant from the HDPE pipe wall into the flowing water. The values obtained from numerical modeling of BHT concentration in the water were in good agreement with those measured in the laboratory setup.

16

Hydrodynamic modelling of the combined sewage system for the city of Przemyśl

Słyś D., Stec A.

Environment Protection Engineering

|

2012

|

Vol. 38, nr 4

99--112

EN

The paper presents results of studies on hydraulic parameters characterizing various variants of modernization of sewage system serving the city of Przemyśl. In the research work, a hydrodynamic model of urban catchment area with its sewage network cooperating with a sewage pumping station, storm overflow and retention reservoirs was developed with the use of Storm Water Management Model (SWMM) software. In the analysis, actual pluviometer records were used as input data.

17

Impact of foam to column operation

Senger G., Wozny G.

Czasopismo Techniczne. Mechanika

|

2012

|

R. 109, z. 1-M

209--222

EN

Foam in process engineering can cause severe problems in distillation and absorption towers which may result in heavy operation problems, reduced capacity and reduced separation efficiency. Foaming behavior cannot be described yet analytically or thermodynamically based on physical properties (density, viscosity, etc.). The dimensioning of packed columns for foaming media in chemical industry or flue gas scrubbing (coking plants, carbon dioxide capture, etc.) in the past was afflicted with oversizing by unfounded safety factors. The invented new foam test device is capable to identify the qualitative foam behavior and intensity in packed columns by two experimental tests - based on systematic results of a pilot plant. The packed column adapted test device will help to identify a potential foam problem and allows prematurely taking respective steps in account.

PL

W inżynierii procesowej piana może powodować poważne problemy w wieżach destylacji i absorpcji, czego skutkiem bywają komplikacje natury operacyjnej, ograniczona pojemność oraz zmniejszona wydajność procesu oddzielania. Zachowań piany nie można jak na razie opisywać metodą analityczną lub termodynamiczną na podstawie jej właściwości fizycznych (gęstość, lepkość itp.). Wymiarowanie kolumn wypełnionych dla nośników pianowych w przemyśle chemicznym bądź przemywaniu gazu spalinowego (koksownie, zatrzymywanie dwutlenku węgla itd.) było w przeszłości zawyżone ze względu na bezpodstawne kwestie bezpieczeństwa. Nowo wynaleziona aparatura służąca do testowania piany potrafi określać jakościowe zachowanie piany oraz intensywność w wypełnionych kolumnach drogą dwóch eksperymentów opartych na systematycznych wynikach pracy aparatury pilotażowej. Aparatura kolumny wypełnionej pomoże wykryć potencjalne problemy związane z pianą, pozwalając na podjęcie odpowiednich kroków prewencyjnych.

18

Zastosowanie sekwencyjnego modelu natychmiastowej detonacji do opisu wybuchu kulistego ładunku materiału wybuchowego w powietrzu atmosferycznym

Łęgowski Z.

Biuletyn Wojskowej Akademii Technicznej

|

2011

|

Vol. 60, nr 3

107-123

PL

Korzystając z założeń sekwencyjnego modelu natychmiastowej detonacji, sformułowano graniczne zagadnienie początkowo-brzegowe wybuchu kulistego ładunku materiału wybuchowego (MW) w powietrzu atmosferycznym. Równania ruchu całkowano metodą rozpadu dowolnych nieciągłości Godunowa z wydzieleniem frontu uderzeniowej fali podmuchu oraz granicy produktów detonacji. Wyniki obliczeń numerycznych dla sekwencyjnego modelu natychmiastowej detonacji porównano z podobnymi obliczeniami przy wykorzystaniu dokładnego opisu procesu detonacji MW. Ustalono, że ze względu na maksymalne wartości ciśnień na froncie fali podmuchu oraz wartości otrzymywanych impulsów nadciśnienia, sekwencyjny model natychmiastowej detonacji można stosować do opisu tej fali na względnych odległościach ξD > ξkr (ξkr ≈ 6 dla badanego ładunku trotylu). Ogólną prawidłowością są mniejsze wartości maksymalnych ciśnień na froncie fali podmuchu dla modelu natychmiastowej detonacji w porównaniu z odpowiednimi wartościami dla zagadnienia pełnego (ρDN < ρD) na odległościach ξD < ξD1 (ξD1 ≈ 7,5 dla trotylu), natomiast w zakresie ξ D > ξD1 spełniona jest relacja ρDN > ρD z tendencją do zanikania różnic wartości ze wzrostem odległości od centrum wybuchu. Stwierdzono, że fala podmuchu dla modelu detonacji natychmiastowej jest opóźniona (pojawia się później w wybranej odległości od centrum wybuchu) w zakresie ξD < ξD2 (ξD2 ≈ 17 dla trotylu) i przyspieszona (pojawia się wcześniej) dla ξD > ξD2.

EN

On the strength of assumptions of the sequential type of an instantaneous detonation, the initial boundary-value problem has been formulated for the spherical charge explosion in an atmosphere. The motion equations have been solved by means of a numerical scheme of the Godunov’s method of disintegration an arbitrary discontinuity with separating the blast wave front and the detonation products boundary. The results of numerical calculations for the sequential type of an instantaneous detonation have been compared with similar computations when taking advantage of the rigorous description of a detonation process. It has been ascertained, that considering the maximum pressure values in the blast wave front, as well as obtained values of the overpressure pulses, the sequential type of an instantaneous detonation may be applied to describe this wave to the relative distances of ξD > ξkr (ξkr ≈ 6 for the TNT charge examined). The general principle are less values of maximum pressures on comparison with appropriate values for the complete problem (ρDN < ρD) at the distances ξD < ξD1 (ξD1 ≈ 7.5 for TNT), whereas in the range ξD > ξD1 the inequality ρDN > ρD is satisfied with a tendency to decay the values of differences with increasing the distance from the explosion centre. It has been stated, that the blast wave, when applying the sequential type of an instantaneous detonation, is behind time (comes later at a settled distance from the explosion centre) in the range ξD < ξD2 (ξD2 ≈ 17 for TNT) and it is accelerated (appears sooner) for ξ D > ξD2.

19

Sekwencyjny model natychmiastowej detonacji ładunku materiału wybuchowego o skończonej objętości

Łęgowski Z.

Biuletyn Wojskowej Akademii Technicznej

|

2011

|

Vol. 60, nr 3

147-163

PL

Opracowano nowy, sekwencyjny model natychmiastowej detonacji ładunku materiału wybuchowego (MW) o skończonej objętości, którego podstawą jest założenie odpowiedniej kolejności przebiegu zjawisk w procesie wybuchowym. Przyjęto, że w pierwszej kolejności zachodzi detonacja MW i ustalenie się stałych, uśrednionych wartości parametrów produktów detonacji, a następnie dochodzi do ich oddziaływania z otaczającym ładunek ośrodkiem, przy czym zakłada się, że obydwa procesy w materiale wybuchowym i produktach detonacji zachodzą natychmiastowo. Do oszacowania stałych, uśrednionych wartości parametrów w produktach detonacji: gęstości masowej Ρ (sub)s, gęstości energii wewnętrznej e (sub)ws i kinetycznej e (sub)ks wykorzystano numeryczne rozwiązania równania ciągłości oraz równania ruchu pełnego problemu propagacji fali detonacyjnej w ładunku MW. Ich wartości definiowano w postaci odpowiednich średnich całkowych, wyznaczanych numerycznie. Przeprowadzenie obliczeń dla szerokiego zestawu materiałów wybuchowych o zróżnicowanych właściwościach pozwoliło ustalić, że uśrednione wartości parametrów produktów detonacji, wyznaczone zgodnie z założeniami sekwencyjnego modelu natychmiastowej detonacji, w prosty sposób wyrażają się przez podstawowe wielkości opisujące materiał wybuchowy, takie jak jego gęstość masowa Ρ Μ czy ciepło wybuchu Q. Fakt ten umożliwia ich określenie bez konieczności wyznaczania numerycznych rozwiązań problemu rozchodzenia się detonacji w MW oraz numerycznych całkowań w procesie uśredniania tych rozwiązań.

EN

The new sequential type of an instantaneous detonation to the finite volume explosive charge has been elaborated, the foundation of that is the assumption of an appropriate sequence of occurrences in the explosive process. It has been assumed, that first the explosive detonation takes place and establishing constant, mean values of parameters of the detonation products, and next an interaction with the medium surrounding the charge occurs. The supplementary assumption is that both processes in an explosive and in the detonation products take place instantaneously. To estimate constant, mean values of parameters of the detonation products: the mass density Ρ (sub)s, the internal energy density e (sub)ws and the kinetic energy density e (sub)ks, it has been taken advantage of the numerical solutions to equations of motion of the detonation wave problem in the explosive charge. Their values have been defined in the form of the appropriate integral average, numerically calculated. Carrying out calculations for the wide set of explosives of different characteristics made it possible to establish, that mean values of parameters to detonation products, calculated according to the assumptions of the sequential type of an instantaneous detonation, can be expressed in a simple way by the essential quantities of explosive, like its mass density Ρ Μ or the heat of explosion Q. This fact makes possible to establish their values without the necessity of calculation of numerical solutions to the detonation wave problem in an explosive, and the numerical integrations in the averaging process of these solutions.

20

CFD model of coupled thermal processes within coke oven battery as an example of complex industrial application

Nowak A. J., Smołka J., Fic A., Kosyrczyk L.

Computer Assisted Mechanics and Engineering Sciences

|

2010

|

Vol. 17, no. 2-3-4

161-172

EN

This paper describes results of the mathematical modelling of steady-state and transient physical phenomena taking place in the heating channels of a coke oven battery. A formulated system of standard Computational Fluid Dynamics (CFD) equations coupled with User Defined Functions is solved numerically using commercial software Ansys Fluent. Finally, the developed 3-D model is used to examine the influence of selected operating parameters on the resulting temperature, velocity and concentration fields within considered object. The obtained results are briefly discussed considering their physical correctness related to industrial measurements.