Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

A Study on the Channel and Gap Flow Simulation For Electrical Discharge Micro-Drilling of Inconel 718 Superalloy

Machno Magdalena, Trajer Marcin, Czeszkiewicz Adrian, Żurawka Paulina

Advances in Science and Technology. Research Journal

|

2024

|

Vol. 18, no 2

159--176

EN

The process of electrical discharge micro-drilling (micro-EDD) of micro holes is used in the aviation, automotive and biomedical industries. In this process, an important issue affecting the stability and efficiency of the process is the flow of the working fluid through the tool electrode channel and the front and side gap areas. Because tool electrodes have diameters below 1 mm. Many factors present in the EDM-drillig process occurring on a micro scale mean that a full explanation of the phenomena affecting the process is limited. The solution is to analyze the phenomena in the process based on the results of numerical simulations, which are based on real measurements. The aim of this work is to analyze the flow of de-ionized water through a brass single-channel electrode with a channel diameter of 0.11 mm and a front and side gap. The liquid flow was analyzed for various variants (with and without cavitation, with added rotation of the tool electrode, with and without surface roughnes with material particles). In simulation, it is important to gradually increase the complexity of the model, starting with the simplest model and gradually adding further phenomena. Analysis of the simulation results showed a significant impact on the liquid flow of cavitation, as well as the presence of vortex gaps in some areas, which have a significant impact on the process of drilling micro holes.

2

A novel approach to enhance performance of multilayer coated carbide insert in hard turning

Shihab S. K., Khan Z. A., Siddiquee A. N., Khan N. Z.

Archive of Mechanical Engineering

|

2015

|

Vol. LXII, nr 4

539--552

EN

Flank wear of multilayer coated carbide (TiN/TiCN/Al2O3/TiN) insert in dry hard turning is studied. Machining under wet condition is also performed and flank wear is measured. A novel micro-channel is devised in the insert to deliver the cutting fluid directly at the tool-chip interface. Lower levels of cutting parameters yield the minimum flank wear which is significantly affected by cutting speed and feed rate. In comparison to dry and wet machining, insert with micro-channel reduces the flank wear by 48.87% and 3.04% respectively. The tool with micro-channel provides saving of about 87.5% in the consumption of volume of cutting fluid and energy.

PL

W pracy przedstawiono badania nad zużyciem krawędzi skrawającej wielowarstwowej płytki z ceramiki narzędziowej (TiN/TiCN/Al2O3/TiN) w toczeniu twardym na sucho. Badano także zużycie krawędzi skrawającej w warunkach toczenia na mokro. Nowatorskim rozwiązaniem było zastosowanie mikrokanału w płytce skrawającej, przez który płyn smarny dostarczany jest bezpośrednio do styku między narzędziem i wiórem. Uzyskany tą drogą niższy poziom parametrów skrawania zapewnia minimalne zużycie krawędzi skrawającej, na które w istotny sposób wpływają prędkość skrawania i szybkość posuwu. W porównaniu do warunków toczenia na sucho i na mokro, zastosowanie mikrokanału zmniejsza zużycie krawędzi skrawającej o odpowiednio 48,87% i 3,04%. Narzędzie z mikrokanałem zapewnia także oszczędność zużycia płynu smarnego i energii o ok. 87,5%.

3

Boiling in micro-channels

Hetsroni G.

Bulletin of the Polish Academy of Sciences. Technical Sciences

|

2010

|

Vol. 58, nr 1

155-163

EN

Boiling heat transfer in micro-channels is a subject of intense academic and practical interest. Though many heat transfer correlations have been proposed, most were empirically formulated from experimental data. However, hydrodynamic and thermal aspects of boiling in micro-channels are not well understood. Moreover, there are only a few theoretical models that link the heat transfer mechanism with flow regimes in micro-channels. Also, there are discrepancies between different sets of published results, and heat transfer coefficients have either well exceeded, or fallen far below, those predicted for conventional channels. Here we consider these problems with regard to micro-channels with hydraulic diameters ranging roughly from 5 ěm to 500 ěm, to gain a better understanding of the distinct properties of the measurement techniques and uncertainties, the conditions under which the experimental results should be compared to analytical or numerical predictions, boiling phenomenon, as well as different types of micro-channel heat sinks. Two-phase flow maps and heat transfer prediction methods for vaporization in macro-channels are not applicable in micro-channels, because surface tension dominates the phenomena, rather than gravity forces. The models of convection boiling should correlate the frequencies, sizes and velocities of the bubbles and the coalescence processes, which control the flow pattern transitions, together with the heat flux and the mass flux. Therefore, the vapour bubble size distribution must be taken into account. The flow pattern in parallel micro-channels is quite different from that in a single micro-channel. At same values of heat and mass flux, different, time dependent, flow regimes occur in a given micro-channel. At low vapour quality, heat flux causes a sudden release of energy into the vapour bubble, which grows rapidly and occupies the entire channel cross section. The rapid bubble growth pushes the liquid-vapour interface on both caps of the vapour bubble, at the upstream and the downstream ends, and leads to a reverse flow. We term this phenomenon as explosive boiling. One of the limiting operating conditions with flow boiling is the critical heat flux (CHF). The CHF phenomenon is different from that observed in conventional size channels.

4

Analiza przejścia laminarno-turbulentnego w mikrokanałach

Błoński S.

Prace Instytutu Podstawowych Problemów Techniki PAN

|

2009

|

nr 2

3-153

PL

W pracy przeprowadzono mikroskopowe pomiary pól prędkości (PIV - micro Particle Image Velocimetry) celem zbadania przejścia laminarno-turbulentnego w mikro kanałach. Badania przeprowadzono w dwóch konfiguracjach dla przepływu dejonizowanej wody z fluorescencyjnymi cząstkami wskaźnikowymi. W pierwszej konfiguracji będącej laboratoryjnym modelem emulsyfikatora zbadano charakter przepływu w mikrokanale utworzonym w formie krótkiej (1mm) szczeliny o wysokości 400. Analiza pól prędkości przeprowadzona w mikro kanale w szerokim zakresie liczb Reynoldsa (991 - 6770) wykazała, że przepływ osiągając prędkości bliskie 20 m/s (co odpowiadało liczbie Reynoldsa równej 6770) pozostawał nadal laminarny. Tak wysoka liczba Reynoldsa nie zapewniała turbulizacji przepływu która, jak zostało pokazane, rozpoczyna się dopiero w kanale wylotowym emulsyfikatora. Fakt ten został potwierdzony w symulacjach numerycznych wykonanych metodą bezpośredniego rozwiązywania równań Naviera-Stokesa (DNS). Niewątpliwie dla przypływów w krótkich mikro kanałach ma miejsce wyraźne przesuniecie krytycznej liczby Reynoldsa w kierunku wyższych wartości. Otrzymany rezultat ma bezpośrednie zastosowanie w modelowaniu procesów emulsyfikacji, konstrukcji tłumików turbulencji czy wymienników ciepła opartych na przepływie przez mikro otwory. Drugim rozpatrywanym układem przepływowym jest długi i płaski mikro kanał z wprowadzonym poprzecznym pofalowaniem ścianek. Pomiary wykonane metodą PIV oraz przeprowadzone symulacje numeryczne pozwoliły na stwierdzenie, że odpowiednio wykonane pofalowanie ścianek, nie wprowadzając dodatkowych oporów hydraulicznych, prowadzi do znacznej redukcji krytycznej liczby Reynoldsa, przy której następuje destabilizacja przepływu i wzmacnianie początkowych zaburzeń. Stwierdzono, że przepływ w kanale o pofalowanych ściankach ulega destabilizacji już dla liczby Reynoldsa poniżej 100. Generowany przepływ o złożonej trójwymiarowej formie i skomplikowanych strukturach wirowych może w znacznym stopniu zwiększyć intensywność procesów wymiany ciepła i masy zachodzących w mikrosystemach przy małych liczbach Reynoldsa.

EN

Microscopic particle image velocimetry (PIV) experiments were performed to investigate laminar-turbulent transition in micro-channels. Flow of deionised water mixed with fluorescent seed particles was used as the working fluid in two investigated configurations. In the first configuration short (1mm) micro-channel of 400 height was formed by a slit of an emulsifier. PIV flow analysis performed for Reynolds numbers ranging from 991 to 6770 gave no evidence of transition to turbulence in the micro-channel. The initial transition to turbulent flow was observed only at the micro-channel exit and developed to fully turbulent flow several millimetres behind it. Our experimental analysis was confirmed by numerical simulations (DNS). Obviously laminar-turbulent transition for the flow in short micro-channels must be shifted into higher Reynolds numbers. This result has importance for modelling industrial emulsifiers, construction of turbulence dampers and heat exchangers based on the flow through micro orifices. In the second configuration flow in a long and flat rectangular micro-channel is investigated numerically and experimentally. It was found that due to the unique transversal sinusoidal wall corrugation we may achieve drastic reduction of the critical Reynolds number and flow destabilization occurs already at the Reynolds number about 100. Numerical simulations (DNS) and experimental analysis using PIV technique gave evidence that the introduced wall waviness generates spanwise instabilities propagating along the channel and disturbing the flow structure. The new unstable flow pattern, which emerges from the unstable mode has complex three-dimensional structure promoting mixing properties of the channel flow. The low Reynolds number destabilization of the flow through the wavy channel can be used for optimization and efficiency enhancement of the micro-mixers, micro-heat-exchangers and chemical micro-reactors.

5

PIV analysis of turbulent flow in a micro-channel

Błoński S., Kowalewski T. A.

Journal of Theoretical and Applied Mechanics

|

2007

|

Vol. 45 nr 3

489-503

EN

Turbulent flow of water in a short 0.4 mm high micro-channel of an emulsifier is investigated experimentally using a micro-PIV technique and compared with numerical predictions. The micro-flow measurements are based on epi-fluorescence illumination and high-speed imaging. Velocity fields obtained from the measurements and direct numerical simulations indicate that flow turbulization is delayed and develops only at the outlet region of the micro-channel.

PL

W pracy przedstawiono analizę turbulentnego przepływu wody przez mikro-kanał emulsyfikatora. Wyniki uzyskane eksperymentalną techniką Cyfrowej Anemometrii Obrazowej (PIV - Particle Image Velocimetry) zaadoptowanej do pomiarów w mikroskali (micro-PIV) porównano z wynikami symulacji numerycznych przeprowadzonych zarówno poprzez bezpośrednie rozwiązanie równań Naviera-Stokesa (DNS - Direct Numerical Simulation), jak i wykorzystując hipotezę Reynoldsa uśredniającą fluktuacje prędkości i ciśnienia (model k-...). Część eksperymentalna pracy przeprowadzona została na unikalnym stanowisku pomiarowym bazującym na mikroskopii epifluorescencyjnej i szybkim obrazowaniu analizowanego przepływu. Charakterystyki przepływu wyznaczone eksperymentalnie i numerycznie symulacją DNS wykazały, że turbulizacja przepływu pojawia się dopiero w końcowym przekroju mikro-kanału, osiągając maksimum w kanale wylotowym emulsyfikatora.