Badania modelowe powolnych przepływów w przewodach za pomocą cyfrowej anemometrii obrazowej oraz modelowania matematycznego

• Autorzy: Gawor M. , Sławomirski M. R. , Sobczyk J. , Tichoruk M.

Warianty tytułu

EN

Investigations of fluid flows through tubes of various forms by means of the numerical image anemometry and numerical flow simulations

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Wykonano pomiary profi li prędkości przepływu powietrza w przewodach o ściankach wykonanych z przeźroczystego materiału (model). Ze względu na zastosowaną technikę pomiarową (cyfrowa anemometria obrazowa) przewody miały prostokątne przekroje. Przepływy były wymuszane za pomocą tunelu aerodynamicznego z dodatkowymi elementami kształtującymi płaski profi l prędkości na wejściu do modelu. Analizie zostały poddane w szczególności okolice zakrzywień („kolana”) i rozgałęzień przewodów. W przyjętym zakresie prędkości (do 0.2 m/s) nie zaobserwowano jakichkolwiek objawów niestateczności ruchu płynu prowadzących do powstawania turbulencji. Rezultaty doświadczalne porównano z wynikami symulacyjnych obliczeń numerycznych opartych na rozwiązywaniu równania Naviera-Stokesa, otrzymując zadziwiającą zgodność. Wyniki pomiarów i symulacji komputerowych mogą być przydatne podczas analizy rozpływu gazów w kopalnianej sieci wentylacyjnej, a także ewentualnie przepływów w układzie krwionośnym i oddechowym.

EN

The authors performed empirical research concerning air velocity profile for flows through tube systems made of transparent materias. Owing to the appointed measurement technique (numerical image anemometry) tube systems of rectangular cross-sections have been applied. Air flows were initiated by the aerodynemic tunnel. In order to obtain homegeneous stream extra forms were mounted at the entrance to tube systems. The elements of the tube systems of high curvature (e.g. ‘knees’) as well as braches of tube systems were the subject of detailed investigations. For the appointed flow velocities any symptms of flow instability and the development of turbulence have not been observed. The results of empirical measurements represented high compatibility with results obtained by means of the computer simulations based on solutions of the Navier-Stokes equation for comprebble flows. The results of empirical reseach and computer simulations may be applied for the analysis of air flows though mining ventillation systems and for analysis of fl uid motions in human and animal respiratory and circulatory systems.

Słowa kluczowe

PL

laminarne przepływy gazu; cyfrowa anemometria obrazowa; tunel aerodynamiczny; przepływ powietrza przez kanały krzywoliniowe; symulacje numeryczne przepływu gazu ściśliwego; oderwanie warstwy graniczne

EN

laminar gas flows; numerical imane anemometry; aerodynamic tunnel; air flows through curvilinear channels; compressible gas flow simulations; flow separation

• Wydawca: Instytut Mechaniki Górotworu PAN
• Czasopismo: Prace Instytutu Mechaniki Górotworu PAN
• Rocznik: 2012
• Tom: Vol. 14, no. 1-4
• Strony: 223--238
• Opis fizyczny: Bibliogr. 10 poz., rys.

Twórcy

autor

Gawor M.

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

autor

Sławomirski M. R.

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

autor

Sobczyk J.

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

autor

Tichoruk M.

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

Bibliografia

• Dziurzyński W., Krawczyk J., Pałka T., (2010): Weryfikacja procedur programu VentZroby w oparciu o numeryczną mechanikę płynów, Prace Instytutu Mechaniki Górotworu PAN, 12, 101-114.
• Gawor M., (2005): Zastosowanie kamery CCD do filmowania szybkich procesów z równoczesną rejestracją parametrów termodynamicznych zjawiska, w: V Warsztaty „Modelowanie przepływów wielofazowych w układach termochemicznych. Zaawansowane techniki pomiarowe, Stawiska k. Kościerzyny 02-04-2005, p.1-12.
• Gawor M., (2008): Opis metody i stanowiska pomiarowego do badania przepływów pulsacyjnych w elastycznych przewodach, Prace Instytutu Mechaniki Górotworu PAN, 10, 169-186.
• Gawor M., Gorgoń J., Sobczyk J., (2011): Tunel aerodynamiczny przystosowany do badań metodą cyfrowej anemometrii obrazowej, Prace Instytutu Mechaniki Górotworu PAN, 13, 257-266.
• Hiemenz K., (1911): Die Grenzschicht an einen im den gleichförmigen Flüssigkeitström eigeyauchen geraden Kreiszylinder, Dissertationen, Göttingen, reprinted in Dingl. Polytech. Jahrbuch, 326, pp. 321 - 410.
• Hiller W. J., Kowalewski T.A., Tatarczyk T., (1996): High speed imaging with a frame-transfer CCD, International Congress on High-Speed-Photography, Victoria, Canada, 21-25 September 1992.
• Kowalewski T.A., Michałek T., Błoński S., (2002): Model przepływu sektora komory spalania turbiny gazowej, IPPT PAN, Zakład Mechaniki i Fizyki Płynów, Warszawa. Badania realizowane w ramach projektu FLOXCOM 5PRE UE.
• Slawomirski M.R., (2013a): The Separation of Laminar Boundary Layer, manuscript of a textbook to be printed by Springer Verlag, Berlin – Heidelberg – New York.
• Slawomirski M.R., (2013b): Reversed flow formulation in separated boundary layer, Archives of Mining Sciences, 58 (in print).
• Tadeusiewicz R., Korohoda P., (1997): Komputerowa analiza i przetwarzanie obrazów, Kraków.