Numeryczne testy założeń zmodyfikowanej metody monotonicznego wymuszenia cieplnego

• Autorzy: Sypek J. , Rećko K. , Panas A. J.

Identyfikatory

DOI

10.5604/12345865.1131456

Warianty tytułu

EN

Numerical tests of metrological conditioning of modified monotonic heating methodology for thermal diffusivity evaluation

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Praca dotyczy wyznaczenia i porównania parametrów konwekcyjnej wymiany ciepła dla bryły o regularnym kształcie przy jej wymuszonym opływie płynem nieściśliwym, dla dwóch przypadków płynów o różnych właściwościach fizycznych. W niniejszym przypadku przedstawiono i poddano analizie wyniki obliczeń numerycznych zagadnienia stacjonarnego opływu walca i prostopadłościanu. Analizowano modele numeryczne przejmowania ciepła w dwóch cieczach: wodzie i etanolu. Badano trzy różne orientacje obiektu wobec napływającego płynu. Obliczenia przeprowadzono dla wybranych prędkości płynu z zakresu 0,01 m•s^–1 do 1 m•s^–1 przy użyciu programu ANSYS. Wyznaczone wartości współczynników przejmowania ciepła, charakteryzujące konwekcyjną wymianę ciepła pomiędzy płynem a ciałem stałym, odniesiono do wartości uzyskanych na podstawie zależności kryterialnych. Wyniki wykonanych badań i analiz stanowią dopełnienie studiów dotyczących uwarunkowania metrologicznego zmodyfikowanej metody monotonicznego wymuszenia cieplnego, stosowanej do wyznaczania dyfuzyjności cieplnej – w danym przypadku dla próbki walcowej i prostopadłościennej, przy skokowej zmianie temperatury powierzchni próbki. Ponieważ metodami symulacji numerycznych objęto również przypadki nieobjęte zależnościami kryterialnymi, uzyskano w rezultacie dodatkowe potwierdzenie poprawności proponowanej metody badań.

EN

Problem of a heat transfer from a certain solid object under forced convection of thermostatic fluid has been discussed. The analysed objects were a cylinder and a cuboid. They were studied while subjected to a stationary fluid flow at different angles of attack. Several values of the inflow velocity ranging from 0.01 m•s^–1 to 1 m•s^–1 have been taken into consideration. The analysed fluids were of the water and the ethanol properties, respectively. The analysis has been performed applying the CFD (Computer Fluid Dynamics) ANSYS code. The obtained results complement results of previous analytical studies that had created of a theoretical background for the modified step heating i.e. regular heating regime. In addition, they confirmed a good metrological condition of the developed procedure.

Słowa kluczowe

PL

dyfuzyjność cieplna; współczynnik wyrównywania temperatury; przejmowanie ciepła przy wymuszonym opływie ciał; zmodyfikowana metoda monotonicznego wymuszenia cieplnego; numeryczne modelowanie przepływów

EN

thermal diffusivity; TD; temperature equilibration constant; forced convection heat transfer; modified step heating procedure of TD determination; computer fluid dynamics

• Wydawca: Wojskowa Akademia Techniczna im. Jarosława Dąbrowskiego
• Czasopismo: Biuletyn Wojskowej Akademii Technicznej
• Rocznik: 2014
• Tom: Vol. 63, nr 4
• Strony: 83--100
• Opis fizyczny: Bibliogr. 11 poz., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Sypek J.

• Wojskowa Akademia Techniczna, Wydział Mechatroniki i Lotnictwa, Instytut Techniki Lotniczej, 00-908 Warszawa, ul. gen. S. Kaliskiego 2

autor

Rećko K.

• Wojskowa Akademia Techniczna, Wydział Mechatroniki i Lotnictwa, Instytut Techniki Lotniczej, 00-908 Warszawa, ul. gen. S. Kaliskiego 2

autor

Panas A. J.

• Wojskowa Akademia Techniczna, Wydział Mechatroniki i Lotnictwa, Instytut Techniki Lotniczej, 00-908 Warszawa, ul. gen. S. Kaliskiego 2

Bibliografia

• [1] Bejan A. A., Convection Heat Transfer, John Willey & Sons, Inc., New York, 1995, 326, 587, 595‑596.
• [2] Fodemski T.R., Pomiary cieplne, cz. 2. Badania cieplne maszyn i urządzeń, Wydawnictwa Naukowo-Techniczne, Warszawa, 2001.
• [3] Kondratiev G.M., Regular Thermal Regime, Gostekhizdat Publ., Moskwa, 1954.
• [4] Panas A. A. J., Analiza możliwości wykorzystania zmodyfikowanej metody monotonicznego wymuszenia cieplnego w kompleksowych badaniach właściwości termofizycznych, Sprawozdanie z P PBW 920/2005, WAT, 2005.
• [5] Panas A.J., Pomiar dyfuzyjności cieplnej w warunkach uporządkowanej wymiany ciepła, Instrukcja laboratoryjna — ćw. nr 13, WMT, WAT, 2006 (www.wmt.wat.edu.pl/images/itl/zait/dokumenty/materialy/Cwiczenie%2013%20-%202011.pdf).
• [6] Panas A.A.J., Sypek J., Validation of Thermal Diffusivity Measurement Results Obtained Using Modified Monotonic Heating Regime Procedure, International Journal of Thermophysics, vol. 27, no 6, November 2006.
• [7] Panas A., Analysis of Metrological Conditioning of Modified Monotonic Heating Regime Procedure for Thermal Diffusivity Investigation, 18th European Conference on Thermophysical Properties, Pau, France, 1st-4th September 2008.
• [8] Sypek J., Badanie właściwości cieplnych materiałów kompozytowych i wybuchowych z wykorzystaniem zmodyfikowanej metody monotonicznego wymuszenia cieplnego, rozprawa doktorska, WAT, 2006.
• [9] Wiśniewski S., Wiśniewski T.S., Wymiana ciepła, WNT, wydanie piąte, Warszawa, 2004.
• [10] Yovanovich M.M., General expression for forced convection heat and mass transfer from isopotential spheroid, Paper no. AIAA 88-0743, AIAA 26th Aerospace Sciences Meeting, Reno, Nevada, January 11-14, 1988.
• [11] Volokhov G.M., Kasperovich A.S., Thermal Diffusivity Measurements Method, vol. III, Compendium of Thermophysical Property Measurement Methods, Plenum Press, New York, 1984, 299-454.