Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Generation of pressure oscillations in air flows in vertical channels with internal heat release

Basok Boris, Davydenko Boris, Pavlenko Anatoliy

Journal of New Technologies in Environmental Science

|

2021

|

Vol. 5, nr 3

106--116

EN

The characteristics of the air flow in a vertical channel, arising due to local internal heat release, are investigated by the method of numerical simulation. Heat is supplied to the flow from internal sources located in a limited volume closer to the inlet section of the channel. The problem of flow and heat transfer is described by a system of unsteady Navier-Stokes and energy equations for a compressible medium. The coefficients of viscosity and thermal conductivity are considered to be temperature dependent. From the numerical solution of this system, the velocity, pressure, and temperature fields in the channel are determined. Based on the results of the calculations, the regularities of the change in time of velocity and pressure in the channel are determined. From the analysis of the results it follows that from the moment the heat supply begins, a vertical air flow develops in the channel, which is accompanied by oscillations in velocity and pressure. Self-oscillations arising in a gas flow are a manifestation of instability of flow. It is shown that stable oscillations take place in the presence of additional local hydraulic resistance in the channel. The dependence of the amplitude and frequency of pressure oscillations and the air flow velocity on the power of the sources of internal heat release and the height of the channel has been investigated. It was determined that with an increase in the power of the source of internal heat supply and the height of the channel, the amplitudes of the velocity and pressure fluctuations increase.

2

Random vortex method in numerical analysis of 2D flow around circular cylinder

Kostecki S.

Studia Geotechnica et Mechanica

|

2014

|

Vol. 36, nr 4

57--63

EN

A combination of the vortex method and the boundary element method is used here to predict the two-dimensional flow field around a circular cylinder. Cylindrical structures experience strong hydrodynamic loading, due to vortex detachment from the both sides of cylinder during the flow. Thus, the practical meaning of such calculation is significant particularly in offshore oil and gas engineering as well as in the bridge and hydraulic structure engineering. This paper presents the mathematical formulation of the vortex method for the velocity and vorticity field calculation. The calculated velocity and vorticity fields are then used to predict the pressure distribution on the cylinder surface by the boundary element method. The resulting pressure on the cylinder, the Strouhal number and the length of the base recirculation zone are compared with solutions of other numerical methods and experiments, and a good agreement is achieved.

3

Dynamika wymienników ciepła i niestabilności w obiegu ORC

Mikielewicz J., Mikielewicz D.

Rocznik Ochrona Środowiska

|

2011

|

Tom 13

393-407

PL

Z zagadnieniami odparowania czynników niskowrzących w parowniku mikrosiłowni związane są zagadnienia dynamiki i stabilności hydrodynamiczno-termicznej kanału rekuperatora-parownika, jak też i parownika pary jako całości [1÷4]. Niestabilność przepływu dwufazowego w kanale, w którym odparowuje czynnik wiąże się z wystąpieniem wahań ciśnienia i natężenia przepływu. Zbyt duże wahania ciśnienia są groźne. Mogą powodować deformację ścianek kanału, a w konsekwencji i awarię parownika. Towarzyszące pulsacjom ciśnienia, zmiany natężenia przepływu, mogą z kolei powodować kryzysy form wrzenia, co w rezultacie powoduje obniżenie efektywności wymiany ciepła w rekuperatorze. Niestabilność przepływu pary produkowanej przez parownik może prowadzić do niestabilnej pracy turbiny pracującej na ten czynnik. Stąd też zagadnienie stabilności lokalnej (przepływu w kanale, w którym odparowuje czynnik) jak i ogólnej parownika jako całości, jest ważne dla projektantów parowników mikrosiłowni. Zagadnienie stabilności przepływu dwufazowego w kanale odparowującym czynnik było analizowane w literaturze przedmiotu w aspekcie kotłów parowych. Analiza opierała się o badania charakterystyki hydraulicznej kanału. Stwierdzono, że przyczyną niestabilności przepływu w kanale jest niejednoznaczność charakterystyki spadku ciśnienia w kanale w zależności od zmian natężenia przepływu. Początkowo sądzono, że wystarczy usunąć tę niejednoznaczność, aby zapewnić stabilny przepływ, jednakże jak wykazały późniejsze badania eksperymentalne, tą drogą nie uniknie się niestabilności przepływu typu periodycznego [1÷4]. Niemniej wydaje się, że wstępne rozpatrzenie charakterystyki hydraulicznej kanału będącej źródłem niestabilności, ze względu na prostotę zagadnienia jest uzasadnionym. Takie badanie jest proste i w przypadku stwierdzenia niejednoznaczności charakterystyki hydraulicznej kanału, pozwala na uniknięcie pracochłonnego badania dynamiki układu. Proces wrzenia w przepływie jest złożony. Występuje w nim szereg skomplikowanych zjawisk. Równania dynamiki, jak też i własności czynnika są silnie nieliniowe. W pracy przedstawiono prosty hydrauliczny model pozwalający na analizę niestabilności przepływu. Model taki może służyć do zaprojektowania układu regulacji w mikrosiłowni ORC.

EN

Instability of the twophase flow in a channel where the fluid evaporates is related to occurrence of pressure and flow rate variations. Too excessive variations of pressure may be dangerous as they can lead to deformation of channel walls and in consequence to the breakdown of the evaporator. Changes of mass flow rate, which accompany the pressure pulsations can, on the other hand, lead to boiling crisis, which would reflect in reduced rates of heat exchange in the evaporator. Instabilities of produced in evaporator can lead also to the unstable operation of turbine. Therefore the issue of local and overall stability is of significant importance to the designers of micro CHP systems. The issue of stability of two-phase flow in a channel where reagent evaporates was analyzed in the literature in terms of steam boilers. The analysis was based on studies of hydraulic characteristics of the channel. It was found that the cause of instability of flow in channel is the ambiguity of the characteristics of pressure drop in the channel, depending on changes in flow rate. Initially it was thought that removal this ambiguity would ensure that the flow is stable, however, later experimental studies showed, periodic flow instability cannot be avoided this way. The process of boiling in the flow is complex. It includes a number of complex phenomena. The equations of dynamics, as well as medium properties are highly nonlinear. The paper presents a simple hydraulic model enabling analysis of the system stability and propagation of disturbances induced by a step change of the flow rate. The proposed model can serve in design of the system of control of micro heat exchangers of the micro CHP. The works on implementation of the algorithm and control of operation of the real system are underway.

4

Numerical analysis of hydrodynamic forces due to flow instability at lift gate

Kostecki S. W.

Archives of Civil and Mechanical Engineering

|

2011

|

Vol. 11, no 4

943-961

EN

A numerical method, being a combination of the vortex method and the boundary element method, is used here to predict the two-dimensional flow field in the vicinity of an underflow vertical lift gate. In practice, tunnel-type flat-bottomed lift gates experience strong hydrodynamic loading, due to vortex detachment from the gate bottom edge, and near-wake velocity fluctuations. This paper presents a stream function, and velocity and vorticity distributions for two gate gaps. The vortex detachment mechanism is described and the vortex shedding frequency, expressed as a Strouhal number, is presented. The predicted velocity and vorticity fields are then used to calculate the pressure distribution on the gate surface by the boundary element method. The time histories of the lift and drag coefficients are presented. The proposed numerical method has been validated by the measurements of the downpull coefficient for the flow around the lift gate.

PL

W pracy przedstawiono numeryczną metodę wynikającą z połączenia metody wirów i metody elementów brzegowych do określenia dwuwymiarowego pola prędkości pod zamknięciem zasuwowym. W praktyce, zamknięcia w spustach dennych, pracujące jako ciśnieniowe są poddane silnym obciążeniom dynamicznym, wynikającym z odrywania się wirów od dolnej krawędzi zamknięcia i fluktuacji pola prędkości w strumieniu za zamknięciem. W artykule przedstawiono funkcję prądu, pole prędkości i wirowości dla dwóch poziomów otwarcia zasuwy. Przedstawiono mechanizm odrywania wirów i podano częstość tego zjawiska, wyrażoną za pomocą liczby Strouhala. Obliczone pola prędkości i wirowości zostały następnie wykorzystane do obliczenia rozkładu ciśnienia na powierzchni zamknięcia metodą elementów brzegowych. Zaprezentowano również przykładowe przebiegi czasowe współczynnika siły unoszenia i oporu. Wyniki symulacji numerycznych zweryfikowano na podstawie cytowanych w literaturze pomiarów współczynnika siły ssania działającej na zamknięcie zasuwowe.

5

LES and DNS of the Flow with Heat Transfer in Rotating Cavity

Tuliszka-Sznitko E., Majchrowski W.

Computational Methods in Science and Technology

|

2010

|

Vol. 16, No. 1

105-114

EN

In the present paper we summarized our numerical investigations on the flow with heat transfer in rotating cavity performed by DNS (Direct Numerical Simulation) and LES (Large Eddy Simulation). We considered different geometrical configurations and different flow and thermal conditions. All presented computations have been performed in Poznań Supercomputing and Networking Center. The objective of our investigations was to analyze the coherent structures of transitional and turbulent flows and to compute statistical parameters, i.e. turbulent heat fluxes, the Reynolds stress tensor components, the turbulent Prandtl number and others. In the LES we used a version of the dynamic Smagorinsky eddy viscosity model proposed by Meneveau et al. (A Lagrangian dynamic subgrid-scale model of turbulence, J. Fluid Mech., vol. 319, 1996), in which the Smagorinsky coefficient at a given position x depends on the history of the flow along the fluid particle pathline.

6

Oscillating magnetohydrodynamic flow past a rigid plane wall

Poria S., Mazumdar H. P.

Journal of Technical Physics

|

2002

|

Vol. 43, no 3

343-350

EN

In this paper, the effects of a magnetic field acting perpendicularly to the direction of an oscillatory, viscous, conducting, incompressible fluid stream past a fixed plane wall is investigated. The problem is first converted to the Stokes second problem by introducing a new coordinate system and prescribing the appropriate forms for the pressure gradient corresponding to two sets of boundary and initial conditions. Solutions to the problem are then obtained by invoking an invariance principle, and computed numerically for different values of a magnetic parameter. The effects of the transversal magnetic field on the velocity profiles are finally discussed.

7

Instability of the non-isothermal flow between a rotating and a stationary disks

Tuliszka-Sznitko E., Soong C. Y., Serre E., Bontoux P.

TASK Quarterly : scientific bulletin of Academic Computer Centre in Gdansk

|

2001

|

Vol. 5, No 4

557-566

EN

Both theoretical linear stability analysis and direct numerical simulation are performed to study the transition flow between rotating discs. The paper reports three-dimensional spiral and annular patterns computed with a high-order (spectral) numerical method in the Bodewadt layer of a cylindrical rotor/stator cavity. The characteristic parameters of these boundary layer instabilities are compared with the theoretical results and interpreted in terms of type I and type II generic instabilities. The absolute instability regions are theoretically identified and critical Reynolds numbers of the convective/absolute transition in both layers are given. The absolute or convective nature of the flows is determined by examining the branch-point singularities of the dispersion relation.