Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Numerical simulation of the exit temperature pattern of an engine using a temperature-dependent turbulent Schmidt number

Kravchenko Igor F., Kozel Dmytro V., Yevsieiev Serhii A.

Transactions on Aerospace Research

|

2021

|

Nr 3 (264)

34--46

EN

This paper presents a numerical simulation for predicting the combustor exit temperature pattern of an aircraft engine, developed using the commercial fluid simulation software Ansys Fluent, which assumes a shape probability density function for the instantaneous chemistry in the conserved scalar combustion model and the standard k-ε model for turbulence. We found the compliance of the radial and circumferential non-uniformities of the exit temperature with the experimental data to be insufficient. To achieve much more accurate result, the mixing intensity was enhanced with respect to the initial calculation due to using the reduced value of the turbulent Schmidt number Sc. Numerical simulation was performed for values of the turbulent Schmidt number from Sc = 0.85 (default) up to Sc = 0.2, with results confirming the reduction of radial and circumferential non-uniformities of exit temperature. However, correlation between radial and circumferential non-uniformities is not admissible for these cases. Therefore, we propose to use a temperature-dependent formulation of the turbulent Schmidt number Sc, accounting for the increase in Sc number with increasing gas temperature. A user defined function (UDF) was used to implement the Sc number temperature dependence in Ansys Fluent. The numerical results for the proposed Schmidt number Sc temperature dependence were found to be in acceptable agreement with the experimental data both for radial and circumferential non-uniformities of the exit temperature pattern.

PL

W niniejszym artykule przedstawiono symulację numeryczną do przewidywania rozkładu temperatury przy wylocie z komory spalania silnika lotniczego, opracowaną przy użyciu komercyjnego oprogramowania Ansys Fluent. Przyjęto funkcję gęstości prawdopodobieństwa kształtu dla natychmiastowych reakcji chemicznych w zachowanym skalarnym modelu spalania oraz standardowy model k-ε dla turbulencji. Stwierdzono niewystarczającą zgodność niejednorodności promieniowych i obwodowych temperatury wylotowej z danymi eksperymentalnymi. W celu uzyskania bardziej dokładnego wyniku, intensywność mieszania została wzmocniona w stosunku do początkowych obliczeń w związku z zastosowaniem zredukowanej wartości turbulentnej liczby Schmidta Sc. Symulacje numeryczne zostały przeprowadzone dla wartości turbulentnej liczby Schmidta od Sc = 0,85 (domyślnej) do Sc=0,2, z wynikami potwierdzającymi redukcję niejednorodności promieniowej i obwodowej temperatury wylotowej. Jednakże korelacja pomiędzy niejednorodnością promieniową i obwodową nie jest dopuszczalna dla tych przypadków. Zaproponowano więc, żeby liczb turbulencji Schmidta Sc była ujęta w sposób uzależniony od temperatury, z rosnącym liczby Sc wraz ze wzrostem temperatury gazu. Posłużono się funkcją zdefiniowaną przez użytkownika (UDF) w oprogramowaniu Ansys Fluent w celu implementacji zależności liczby Sc od temperatury. Wyniki numeryczne otrzymane dla zaproponowanej zależności liczby Schmidta od temperatury były w akceptowalnej zgodzie z danymi eksperymentalnymi zarówno dla niejednorodności promieniowej, jak i obwodowej temperatury wylotowej.

2

Numeryczna analiza procesów cieplno-przepływowych oraz elektromagnetycznych zachodzących w piecu indukcyjnym

Buliński P., Smołka J., Golak S., Przyłucki R.

Zeszyty Naukowe. Elektryka / Politechnika Łódzka

|

2015

|

z. 126

243--250

PL

Głównym celem pracy było stworzenie dokładnego modelu matematycznego zjawiska topienia metalu w piecu indukcyjnym z tradycyjnym tyglem. Podstawowym elementem modelu matematycznego było dwukierunkowe sprzężenie między polem elektromagnetycznym a dwufazowym polem cieplno-przepływowym. Model elektromagnetyczny pozwolił na wyznaczenie dwóch wielkości: gęstości siły Lorentza oraz wyindukowanych prądów wirowych w kąpieli. Pierwsza z nich stanowi człon źródłowy w równaniach pędu Naviera-Stokesa, natomiast druga to ciepło Joule’a, czyli człon źródłowy równania energii. Sprzężenie zwrotne było realizowane w przypadku zmiany kształtu powierzchni swobodnej kąpieli, co ma istotny wpływ na rozkład pól elektromagnetycznych w badanej przestrzeni. Wyniki symulacji numerycznych zostały porównane z wynikami pomiarów na stanowisku tygla ceramicznego. Stworzony model numeryczny pozwoli na optymalizację procesu topienia metalu w piecu indukcyjnym.

EN

The main purpose of this work was to develop numerical model of a crucible for metal melting process in an induction furnace. To mathematically describe the physical processes in a furnace, mutual interaction of electromagnetic and thermo-fluid fields needs to be considered. The coupled mathematical model of metal melting and rectification was implemented using two commercial codes: Ansys Mechanical APDL for electromagnetic field and Ansys Fluent for thermal and flow fields. The most important factors for this kind of modelling is a shape of free surface of the liquid metal, flow field in the melt, heat transfer in the crucible and transport of components in the liquid metal and further in the inert or protective atmosphere over crucible. Final results from CFD approach was compared to the experimental data. Developed mathematical model will be used to optimize metal melting process in induction furnace.

3

Implementation of the first period of convective drying in a commercially available CFD package

Żabski J.

Transactions of the Institute of Fluid-Flow Machinery

|

2015

|

nr 128

139--157

EN

The issue of the drying of woodchips is investigated in this paper. The most widespread type of the solid drying is a packed bed convective drying process with hot air as a working medium that is considered here. A comprehensive survey has proven a severe shortage of 3D drying-oriented computational fluid dynamics (CDF) packages for handling packed beds. This work was carried out by means of User Defined Procedures (UDF) – self written codes in C implemented in a commercially available CFD package – Ansys Fluent. A strongly flattened fixed bed of woodchips was investigated whose dimensions equaled to 1.5 m×1.5 m×0.2 m in length, width and height, respectively. In theoretical modeling woodchips were assumed as spheres of unique size settled in a cubic layout. The first period of drying was taken into consideration with the inlet air temperature 60 ◦C and humidity 0%. The temperature of the packed bed was set to the wet bulb temperature 21 ◦C. The vapor flux was implemented as a source term in the continuity equation. The core part of the UDF was a DEFINE_SOURCE macro that comprised the source term for evaporating water and partially the liquid water storage. As a result the drying air was humidified from initial 0%, to 22% along the bed, at a constant air enthalpy. The air temperature decreased from 60 ◦C to 38 ◦C, and the drying rate fell from 0.22 to 0.10 kg/m3s.

4

Możliwości akceleracji przestrzennych baz danych na podstawie procesorów kart graficznych oraz funkcji użytkownika

Aptekorz M., Szostek K., Młynarczuk M.

Studia Informatica

|

2012

|

Vol. 33, nr 2B

145-152

PL

W artykule wykazano, iż możliwe jest przyspieszenie procesów analizy danych przestrzennych, w tym wypadku danych katalogu astrometrycznego gwiazd, bez konieczności modyfikacji kodu źródłowego bazy danych. Wykorzystano do tego celu zewnętrzne funkcje użytkownika UDF oraz technologię CUDA firmy NVIDIA, która pozwala na skuteczną akcelerację obliczeń numerycznych na podstawie procesorów kart graficznych.

EN

This paper proves that it is possible to accelerate spatial data analysis, for example astronomic data, without modifying source code of the database engine. User-defined function (UDF) were used in cooperation with NVIDIA CUDA to in-crease efficiency and speed of numerical operations.