Efektywne metody wychładzania zwałowiska pogórniczego – symulacja komputerowa. Badania eksperymentalne wymiany masy i energii w ośrodku porowatym

• Autorzy: Skotniczy P. , Gorgoń J. , Millak S. , Nowak R.

Warianty tytułu

EN

Effective methods of cooling the caved-in areas - computer simulation. Experimental testing of mass and energy exchange in porous media

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Mechanizm wymiany masy i energii pomiędzy porowatym medium a otoczeniem w dalszym ciągu nie jest do końca opisany. Szereg zjawisk przepływowych towarzyszących procesowi wymiany masy pomiędzy materiałem porowatym a otoczeniem szczególnie w przypadku niestandardowej orientacji przestrzennej materiału porowatego względem przepływającej strugi powietrza stanowi szerokie pole do eksploracji. W klasycznym rozumieniu zagadnienia, który najczęściej ma zastosowanie w przepływach technicznych materiał porowaty stanowi ośrodek, przez który pod zadanym ciśnieniem przepływa płyn. W tego typu zagadnieniu ośrodek porowaty posiada cechy utylitarne, stanowiąc część projektowanej, bądź regulowanej instalacji przepływowej (zagadnienia filtracji, spalanie wewnętrzne itp.). W przypadku omawianym w artykule porowatość stanowi element o cechach mających negatywny wpływ na efektywność wymiany masy i energii pomiędzy obszarem porowatym a otoczeniem. Przeprowadzone dotychczas analizy numeryczne, oraz badania eksperymentalne (Skotniczny, 2008; Skotniczny i in., 2009) wskazują na rozbieżność wyników symulacji oraz eksperymentu w zakresie uzyskiwanych rozkładów temperatur wewnątrz złoża porowatego. W artykule skoncentrowano się na zjawisku powierzchniowej penetracji złoża przepływającą stycznie do niego strugą powietrza. Celem prac opisanych w artykule jest próba pośredniego opisu zjawiska występowania niezerowej prędkości przepływu powietrza na granicy materiał porowaty-struga powietrza (prędkość poślizgu), który może mieć wpływ na mechanizm wymiany energii pomiędzy materiałem porowatym a omywającą go strugą powietrza.

EN

The mechanism of mass and energy exchange between a porous medium and its ambience has not been fully recognised yet. A number of phenomena accompanying the mass exchange between a porous medium and its ambience still merit a rigorous research, particularly when the porous material has a non-standard confi guration with respect to the flux of flowing air. In classical approach, widely used to describe flows in engineering applications, the porous material is a medium through which a fl uid should flow under the predetermined pressure. In such cases the porous medium has purely utilitarian features, being a part of a designed or controlled flow installation (filtration problems, internal combustion). In the case outlined in the study porosity will negatively impact on efficiency of mass and energy exchange between the porous medium and its ambience. Numerical analyses to date and experimental tests (Skotniczny, 2008; Skotniczny et al., 2009) reveal a major discrepancy between simulated and experimental temperature distributions inside the porous deposit. The study is concentrated on surface penetration of the deposit by an air stream flowing tangent to it. The purpose of the study is to attempt an indirect description of the phenomenon of non-zero airflow velocity at the porous medium- air flux interface (slippage velocity), which might affect the mechanism of energy exchange between the porous material and the flowing stream of air.

Słowa kluczowe

PL

media porowate; wymiana masy i energii; termoanemometria; wymiana masy; wymiana energii

EN

porous medium; mass exchange; energy exchange; hot-wire anemometry

• Wydawca: Instytut Mechaniki Górotworu PAN
• Czasopismo: Prace Instytutu Mechaniki Górotworu PAN
• Rocznik: 2010
• Tom: Vol. 12, no. 1-4
• Strony: 133--148
• Opis fizyczny: Bibliogr. 9 poz., rys.

Twórcy

autor

Skotniczy P.

• Instytut Mechaniki Górotworu PAN, ul. Reymonta 27; 30-059 Kraków

autor

Gorgoń J.

• Instytut Mechaniki Górotworu PAN, ul. Reymonta 27; 30-059 Kraków

autor

Millak S.

• Instytut Mechaniki Górotworu PAN, ul. Reymonta 27; 30-059 Kraków

autor

Nowak R.

• Instytut Mechaniki Górotworu PAN, ul. Reymonta 27; 30-059 Kraków

Bibliografia

• Beavers G.S., Sparrow E.M. et al., 1974. Boundary condition at Porous Surface which Bounds a Fluid Flow, AIChE, vol. 20, No. 3.
• Brinkman H.C., 1947. A calculation of the viscous force exerted by a flowing fluid on a dense swarm of particles, App. Sci. Res., A1, 27.
• Fluent User Manual, 2002.
• Saffman P.G., 1971. On the boundary condition at surface of a Porous medium, Studies Appl. Math., 50.
• Skotniczny P., Cierniak W., Gorgoń J., Nowak R., 2009. Eksperymentalna weryfikacja zjawiska wymiany masy i energii w medium porowatym, Transactions IMG.
• Skotniczny P., 2008. Model przepływu powietrza w ośrodku porowatym z uwzględnieniem wewnętrznych źródeł ciepła, Transactions IMG.
• Larson R.E., Higdon J.J.L., 1985. Microscopic flow near the surface of two dimensional porous media. Part 1, Journal of Fluid Mechanics, vol. 166, p. 449-472.
• Poradnik Matematyczny
• Elsner J.W., 1988. Turbulencja przepływów. PWN.