Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Flow maps in multiphase flows

Sikora Malgorzata, Bohdal Tadeusz, Witczak Stanisław, Ligus Grzegorz

Archives of Thermodynamics

|

2024

|

Vol. 45, no 2

19--28

EN

Flow structure maps are the most useful tool in the process of identifying structures formed in multiphase flows. They can be defined as a graphical way to present the transition boundaries of flow structures, depending on the characteristic parameters of the phase transformation or flow, such as the vapor quality, the void fraction, the mass flow density, or the velocities of individual phases. Maps are usually two-dimensional drawings, described with a minimum of two selected parameters or quantities describing the phenomenon. The oldest maps of flow structures concerned adiabatic flows, mainly two-phase water-air systems or three-phase water-oil-air systems in conventional channels. Maps of nonadiabatic flow structures are simple and allow the selection of an appropriate model to determine the heat transfer coefficient as well as the flow resistance of the refrigerant. This has a major impact on the design of flow devices, where two- and even threephase flows. This paper includes reviews of proposed maps of multiphase flow structures by various authors.

2

Numerical analysis of the volume of cavitation cloud in a cavitation tunnel using multiphase computational fluid dynamics simulations

Jasionowski Robert, Kostrzewa Waldemar

Zeszyty Naukowe Politechniki Morskiej w Szczecinie

|

2023

|

nr 76 (148)

48--56

EN

This work is devoted to a computational investigation of the position and volume of the cavitation cloud in a cavitation tunnel. The position of the cavitation cloud and its volume in the cavitation tunnel, determined by numerical analysis with respect to the inlet velocity, allows for the determination of the lower or higher intensity of cavitation erosion within the tunnel of the sample material. A numerical analysis is carried out on a model of a typical cavitation tunnel used to investigate the resistance of structural materials to cavitation erosion. The tunnel under study consists of barricade (upper) and counter-barricade (lower) systems. The numerical analysis is carried out with the following five different values of the velocity in the tunnel inlet: 6 m/s, 9 m/s, 12 m/s, 15 m/s, and 18 m/s in the commercial CFD software – Ansys Fluent 2019 R3. The Schnerr and Sauer cavitation model and shear stress transport (SST) viscous model k-omega are used. The paper analyzes the distribution of velocity, pressure, and volume of the cavitation cloud. On the basis of the performed numerical analyses, the optimal velocity at the inlet to the tunnel of 15 m/s is determined, for which the volume of the cavitation cloud is the largest and the phenomenon of cavitation is the most intense. The determination of the position and maximum volume of the cavitation cloud relative to the inlet velocity to the tunnel will, in future, allow us to shorten the resistance tests for cavitation erosion of different materials under real fluid flow conditions.

3

Współdziałanie systemu DCS MASTER z instalacjami transportującymi na przykładzie laboratoryjnej instalacji do wyznaczania optymalnych parametrów transportu erozyjnych mediów wielofazowych

Borkowski Bartłomiej, Izakiewicz Radosław, Lipiński Mariusz, Mączka Tadeusz, Szubert Wojciech

Energetyka

|

2020

|

nr 12

662--665

PL

W artykule został przedstawiony system „MASTER FLOW” zaimplementowany na laboratoryjnej instalacji testowej służącej do transportu erozyjnych mediów wielofazowych. Opisano układ służący do transportu wielofazowych materiałów erozyjnych, który w dużym stopniu zapewnia odwzorowanie warunków pracy pełnowymiarowych przemysłowych instalacji. Przedstawiono także podstawową strukturę sprzętową i programową systemu „MASTER FLOW” oraz jego podstawowe funkcje. Głównym przeznaczeniem opracowywanego systemu jest sterowanie, rejestracja, wizualizacja i archiwizacja wszystkich parametrów przepływowych medium w instalacjach transportujących. W podsumowaniu autorzy przedstawili dalsze plany oraz propozycje rozwoju opisanego systemu.

EN

Presented is here the "MASTER FLOW" system implemented on a laboratory test installation used for transporting multiphase erosive materials. The described system serving this purpose ensures to a great extent reflexing the working conditions of full-scale installations. Described is also the basic hardware and software structure of the "MASTER FLOW" system including its key functions. The elaborated system is primarily intended for controlling, recording, visualisation and storage of all parameters of a medium flow in transporting installations. In conclusion, the authors presented their further plans and proposals concerning development of the described system.

4

Numerical study of an isothermal slush flowfor aerospace propulsion applications

Di Batista Ruben, Scelzo Maria Teresa, Vetrano Maria Rosaria

Transactions on Aerospace Research

|

2019

|

Nr 2 (255)

82--95

EN

Slushes are two-phase solid-liquid single-species cryogenic fluids that exhibit an increased density and a greater heat capacity with respect to the corresponding normal boiling point liquids. These promising features are of large interest for applications that exploit slush as a thermal fluid, like super magnets refrigeration, cryogenic cooling of bio-materials or air conditioning, and for aerospace systems that use slush fluids as fuel or oxidizer. Several programs in the frame of the research on Slush Hydrogen (SLH2) as a new-generation fuel for aerospace propulsion have been started in the past. This work was carried out in the framework of a VKI research activity promoted by the Predict ESA Technology Research Programme, to investigate experimentally and numerically the behavior of slush flows in a representative upper stage feeding line. In this paper, we present a simulation based on a granular two-fluid model on an isothermal solid liquid mixture (slurry) and a Nitrogen slush (SLN2) fluid flowing in a horizontal pipe. A finite-volumes discretization using the software library OpenFOAM was benchmarked against experimental and numerical literature data, to assess the accuracy of the code in predicting pressure drops along the pipe axis and solid particle distribution across the pipe diameter. Moreover, the effects of concentration and inlet velocity are investigated. We show that the numerical model fairly reproduces the literature data in terms of important aspects as the solid volume fraction distribution and the pressure drops, especially for high flow rates.

PL

Niejednorodna mieszanina fazy stałej i ciekłej tego samego składnika (ang. slush) jest dwufazową cieczą kriogeniczną która charakteryzuje się zwiększoną gęstością i pojemnością cieplną w porównaniu z odpowiadającymi im cieczami o normalnej temperaturze wrzenia. Te obiecujące właściwości wzbudzają duże zainteresowanie w aplikacjach wykorzystujących taką mieszaninę jako wymiennik ciepła, w zastosowaniach takich jak: chłodzenie supermagnesów, kriogeniczne chłodzenie biomateriałów lub klimatyzacja. W systemach kosmicznych mieszaninę fazy stałej i ciekłej (ang. slush), wykorzystuje się jako paliwo albo utleniacz. W przeszłości rozpoczęto kilka programów w ramach badań nad slush-em wodorowym (SLH2) jako paliwem nowej generacji dla napędów lotniczych i kosmicznych. Praca opisana w niniejszym artykule została wykonana w ramach działalności badawczej VKI wspieranej przez „Predict ESA Technology Research Programme”. Miała na celu zbadanie, za pomocą eksperymentu i symulacji numerycznych, zachowania przypływów slash-u w modelowej linii zasilania silnika górnego stopnia rakiety. W artykule przedstawiono, opartą na granularnym modelu, symulację przepływu izotermicznego w poziomej rurze dwóch cieczy: mieszaniny ciało stałe – ciecz (klasyczna zawiesina) i slash-u azotowego (SLN2). Użyto dyskretyzacji metodą objętości skończonych oraz programów z biblioteki OpenFoam, otrzymane wyniki zestawiono z danymi eksperymentalnymi i symulacyjnymi dostępnymi w literaturze. W szczególności zbadano jak dokładnie przybliżony model przewiduje spadek ciśnienia wzdłuż rury oraz dystrybucję stałych cząstek w przekrojach poprzecznych rury. Co więcej sprawdzono wpływ warunków 95 brzegowych na wlocie (rozkładu koncentracji cząstek stałych w niejednorodnej mieszaninie oraz prędkości) na wyniki. Pokazano, że zastosowany model numeryczny wykazuje dobrą zgodność opublikowanym już danymi pod względem istotnych aspektów, takich jak udział objętościowy frakcji stałej oraz spadek ciśnienia wzdłuż rury, zwłaszcza dla dużego natężenia przepływu.

5

Hydraulika transportu ścieków i zasady projektowania kanalizacji podciśnieniowej

Matz R., Błażejewski R., Nawrot T., Kalenik M.

Gaz, Woda i Technika Sanitarna

|

2017

|

Nr 2

51--56

PL

W artykule przedstawiono podstawy teoretyczne projektowania kanalizacji podciśnieniowej, oparte głównie na analizie przepływów dwufazowych (ciecz-powietrze) oraz wynikające z nich zasady projektowania. Złożoność trójfazowego, nieustalonego w czasie przepływu ścieków i powietrza powoduje, że stosowane w praktyce projektowej modele matematyczne są zbyt uproszczone i projektanci nadal bazują na wytycznych o charakterze empirycznym, często stanowiących know-how tzw. dostawców technologii. Autorzy zwracają uwagę na konieczność dokładnego odtworzenia projektowych profili w trakcie budowy i ich utrzymania w czasie eksploatacji sieci. Niezbędne jest dalsze rozwijanie modeli matematycznych przepływów trójfazowych w warunkach podciśnienia oraz ich kalibracja i weryfikacja w warunkach terenowych.

EN

The paper presents theoretical fundamentals of dimensioning vacuum sewerage systems based mainly on analyses of two-dimensional (liquid-air) flows and corresponding design guidelines. Due to complexity of three-phase, unsteady sewage and air flows, their mathematical models applied in design practice are oversimplified, therefore designers still use empirical guidelines, often treated as a know-how of technology suppliers. Authors emphasize necessity of exact construction and application of measures stabilizing longitudinal pipelines' profiles during operation. There is a need of further development of mathematical models of three-phase flows under vacuum conditions as well as their calibration and validation in field conditions.

6

Estimation of Filtration Efficiency – from Simple Correlations to Digital Fluid Dynamics

Przekop R.

Chemical and Process Engineering

|

2017

|

Vol. 38, nr 1

31--50

EN

Aerosol filtration in fibrous filters is one of the principal methods of accurate removal of particulate matter from a stream of gas. The classical theory of depth filtration of aerosol particles in fibrous structures is based on the assumption of existing single fibre efficiency, which may be used to recalculate the overall efficiency of entire filter. Using “classical theory” of filtration one may introduce some errors, leading finally to a discrepancy between theory and experiment. There are several reasons for inappropriate estimation of the single fibre efficiency: i) neglecting of shortrange interactions, ii) separation of inertial and Brownian effects, ii) perfect adhesion of particles to the fibre, iv) assumption of perfect mixing of aerosol particles in the gas stream, v) assumption of negligible effect of the presence of neighbouring fibres and vi) assumption of perpendicular orientation of homogenous fibres in the filtration structure. Generally speaking, “classical theory” of filtration was used for characterization of the steady - state filtration process (filtration in a clean filter, at the beginning of the process) without deeper investigation of the influence of the nternal structure of the filter on its performance. The aim of this review is to outline and discuss the progress of deep-bed filtration modelling from the use of simple empirical correlations to advanced techniques of Computational Fluid Dynamics and Digital Fluid Dynamics.

7

Wykorzystanie modelu kapilarnego do przewidywania zmian stopnia saturacji złoża ziarnistego

Błaszczyk M., Sęk J.

Inżynieria i Aparatura Chemiczna

|

2013

|

Nr 6

519--520

PL

Badano procesy wymywania substancji wysokolepkich z wnętrza struktur porowatych za pomocą cieczy o niższej lepkości, pod wypływem działania sił grawitacyjnych. Analizowano przepływy w 2 złożach o różnej granulacji, przy 4 różnych początkowych nasyceniach substancją oleistą. Do opisu uzyskanych wyników wykorzystano zmodyfikowaną teorię Kozeny'ego- Carmana. Umożliwiło to przewidywanie zmian stopnia saturacji złoża w oparciu o dane dotyczące samej hydrodynamiki przepływu, bez konieczności prowadzenia badań stężenia oleju w strumieniu wypływającym ze złoża. Może to uprościć procedury wyznaczania zmian przepuszczalności gruntów w funkcji ich saturacji substancjami oleistymi.

EN

The object of this study was the investigation of washout process of highly- viscous substances from the interior of porous structures with lower viscosity fluid under the influence of gravitational forces. The flows were analyzed in two beds of different granulation and at 4 different initial saturations of oily substances. In order to describe obtained results the modified Kozeny-Carman theory was used. It allowed the prediction of saturation degree changes in the bed on basis of flow hydrodynamics data only, without the need of checking the oil concentration in effluent stream from the bed. Such approach can simplify the procedures for determining changes in soil permeability as a function of their saturation with oily substances.

8

On numerical modelling of multiphase flows and heat transfer in nuclear fuel assemblies

Anglart H.

Prace Naukowe Politechniki Warszawskiej. Konferencje

|

2007

|

T. 1, z. 25

19-29

EN

This paper presents the current methods used for the numerical modelling of multiphase flows and heat transfer in nuclear fuel assemblies. Special attention is devoted to the state-of-the-art Computational Fluid Dynamics (CFD) models and their application to prediction of velocity, temperature, pressure and turbulence intensity distributions in fuel assemblies with spacer grids. Such numerical methods require detailed experimental data for proper validation. In case of Boiling Water Reactor (BWR) applications one has to include the evaluation of phase distributions, since it affects the local moderator density, and thus the local reactivity in the fuel bundle. From a designer point of view the most interesting aspects include the evaluation of the influence of design details on the thermal and the nuclear performance of fuel assemblies.

9

Towards fully predictive CFD modelling of mixing processes

Jaworski Z.

Polish Journal of Chemical Technology

|

2006

|

Vol. 8, nr 1

27-34

EN

Computational fluid dynamics (CFD) fundamentals have briefly been presented along with their applications to various mixing processes. On the basis of recently published papers, it was concluded that this analysis reached an advanced stage, being especially valuable in scaling-up and optimisation of mixing equipment. CFD has also promising prospects of further development and integration with other modern modelling methods leading to fully predictive mode of numerical simulations.

10

Averaged equations for developing flow of a fluid-solid mixture

Massoudi M.

International Journal of Applied Mechanics and Engineering

|

2001

|

Vol. 6, no 2

1025-1049

EN

A mathematical description of a mixture of a Newtonian fluid infused with particulate solids is presented within the context of Mixture Theory. In the absence of any thermal effects, the balance of mass and balance of linear momentum equations for each component are averaged over the cross section of the flow to obtain ordinary differential equations describing developing flow between parallel plates. The resulting coupled equations describe the variation of the average velocities and volume fraction in the direction of flow, and represent a simplified approximate set of equations which are used in engineering applications.