Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Application use of the HP MultiJet Fusion technology in the rapid prototyping of wind turbines with a vertical axis of rotation

Moczulak Bartosz, Miąskowski Wojciech, Kiński Wojciech, Cader Maciej

Agricultural Engineering

|

2022

|

Vol. 26, No. 1

253--263

EN

The article presents steps to be taken when designing a wind turbine with a vertical axis of rotation, based on the modification of the Savonius engine structure. The HP MultiJet Fusion additive manufacturing technology was used and discussed to generate experimental models. The results of numerical and experimental studies of the analyzed geometry of wind turbines, carried out at the Rapid Prototyping Laboratory and the Laboratory of Energy Machines, at the Department of Mechanics and Fundamentals of Machine Design, University of Warmia and Mazury in Olsztyn are presented.

PL

W artykule przedstawiono etapy postępowania podczas projektowania silnika wiatrowego o pionowej osi obrotu, bazującego na modyfikacji konstrukcji silnika Savoniusa. Omówiono i zastosowano technologię przyrostowego wytwarzania HP MultiJet Fusion użytej do wytworzenia modeli doświadczalnych. Zaprezentowano wyniki badań numerycznych i doświadczalnych analizowanych geometrii silników wiatrowych, przeprowadzanych w Laboratorium Szybkiego Prototypowania oraz Laboratorium Maszyn Energetycznych, w Katedrze Mechaniki i Podstaw Konstrukcji Maszyn, Uniwersytetu Warmińsko-Mazurskiego w Olsztynie.

2

Dobór średnicy kolektora metanowego na podstawie symulacji komputerowej mechaniki płynów w warunkach górniczo-geologicznych JSW S.A.

Zapletal Pavel, Kosowski Maciej

Przegląd Górniczy

|

2020

|

T. 76, nr 5

34--38

PL

Celem artykułu jest porównywanie zależności ciśnienia panującego w rurociągu odmetanowania do objętości mieszaniny gazu kopalnianego odprowadzanego do tegoż rurociągu pojedynczym kolektorem metanowym. Badanie przeprowadzono na podstawie symulacji komputerowej mechaniki płynów w programie Ansys Fluent poprzez utworzenie sieci pomiarowej oraz nadanie odpowiednich warunków brzegowych. W rezultacie otrzymano wyniki potwierdzające występowanie problemu przewymiarowania armatury odmetanowania oraz zwrócono uwagę na konieczność stworzenia algorytmu doboru prawidłowej średnicy kolektora metanowego.

EN

The purpose of the article is to compare the dependence of pressure in the methane drainage pipeline to the volume of the mine gas mixture discharged into that pipeline by a single methane collector. The study was conducted on the basis of computer simulation of fluid mechanics in the Ansys Fluent program by creating a measuring network and providing appropriate boundary conditions. The obtained results confirm the problem of oversizing specific parts of the methane drainage pipeline. It is necessary to create an algorithm for selecting the correct diameter of methane collector.

3

Analysis of Impact of Gust Angle and Velocity on the Position of Stagnation Point

Frant Michał, Kozakiewicz Adam, Kachel Stanisław

Advances in Science and Technology. Research Journal

|

2020

|

Vol. 14, no 4

49--57

EN

This paper presents the selected issues regarding the design of a complex object of a turbine jet engine inlet duct model for the purposes of numerical analysis related to the phenomenon of inlet vortex formation. The authors described the process of discretisation in the matter in question and presented certain guidelines for preparing and conducting discretisation of the computational area. The authors presented an exemplary test findings analysis to verify the accuracy of the object’s shape, computation grid as well as the selection of the boundary conditions and solution algorithm. The main part of the paper regards the analysis of changes in the location of the vortex (point of stagnation) based on an examination of the impact related to the changes in the velocity and inlet and gust angles. The authors sought to determine the areas and regularity of points of stagnation.

4

Modeling of the impact of construction solutions on operating parameters of the internal heat exchanger with refrigerant R744

Janus Jakub, Skotniczy Przemysław Jan, Richert Maria

Archives of Thermodynamics

|

2019

|

Vol. 40, no 1

145--160

EN

Work on increasing the efficiency of heat exchangers used in car air conditioning systems may lead to a partial change in the construction of refrigeration systems. One of such changes is the use of smaller gas coolers, which directly translates into a reduction in the production costs of the entire system. The article presents the use of computational fluid dynamics methods to simulate the impact of changing the shape of an internal heat exchanger on the cooling efficiency with R744 as the refrigerant. Internal heat exchangers with different geometry of the outer channels were subjected to numerical analysis. The obtained results of calculations show temperature changes in inner and outer channels on the length of the heat exchanger.

5

Numeryczne modelowanie zjawiska kawitacji w dwuwymiarowych zwężkach zbieżno-rozbieżnych z zastosowaniem podejścia homogenicznego

Niedźwiedzka A.

Mechanik

|

2018

|

R. 91, nr 7

520--522

PL

Artykuł prezentuje wyniki symulacji numerycznych zjawiska kawitacji w zwężce zbieżno-rozbieżnej, z zastosowaniem podejścia homogenicznego. Analizowane są trzy modele: model Schnerra i Sauera, model Singhala i in. oraz model Zwarta i in. Symulacje są niestacjonarne. Geometria jest planarna. W symulacjach numerycznych wykorzystano oprogramowanie Fluent. Celem pracy jest ocena możliwości zastosowania planarnych symulacji numerycznych przepływu kawitacyjnego dla niewielkowymiarowych zwężek zbieżno-rozbieżnych. Motywacją do przeprowadzenia symulacji numerycznych zjawiska kawitacji dla planarnej geometrii są trudności w uzyskaniu wyników odzwierciedlających przeprowadzone pomiary eksperymentalne, zarówno dla geometrii dwu-, jak i trójwymiarowej. Otrzymane wyniki symulacji numerycznych wykazują duże podobieństwo do pomiarów eksperymentalnych dla wszystkich analizowanych modeli.

EN

The article presents results of numerical simulations of cavitation phenomenon in a converging-diverging nozzle using the homogeneous approach. Three cavitation models are considered: the Schnerr and Sauer model, the Singhal et al. model and the Zwart et al. model. The simulations are performed for transient. The geometry is two-dimensional and planar. In the numerical calculations Fluent software was used. The aim of the work is to estimate the possibility of applying of two-dimensional planar numerical simulations of cavitating flows for small-sized converging-diverging nozzles. The motivation to conduct numerical simulations for two-dimensional and planar geometry are difficulties in obtaining results, which reflect experimental measurements, both for two- and three-dimensional geometry. The achieved results show a big similarity between the results of performed numerical simulations and the material from the experimental measurements for all the analyzed models.

6

Wpływ zapór przeciwwybuchowych pyłowych na pole prędkości w wyrobisku górniczym w aspekcie wskazań anemometru stacjonarnego

Janus J.

Przegląd Górniczy

|

2015

|

T. 71, nr 11

8--14

PL

Jednym ze źródeł zaburzeń warunków przewietrzania w wyrobisku górniczym są miejsca, gdzie występują zapory przeciwwybuchowe pyłowe. Nierzadko w tych okolicach konieczne jest umieszczenie anemometru stacjonarnego, którego zadaniem jest pomiar prędkości przepływu powietrza w wyrobisku górniczym. W takim przypadku, kluczowym elementem do uzyskania poprawnych oraz wiarygodnych wyników pomiaru jest wybór odpowiedniego punktu pomiarowego. Wpływ stosowania zapór przeciwwybuchowych pyłowych na kształtowanie się profilu prędkości powietrza można badać eksperymentalnie za pomocą oprogramowania wykorzystującego metodę objętości skończonej. W artykule przedstawiono wyniki obliczeń numerycznych wpływu zaburzeń wywołanych półkami zapory. Uzyskane wyniki obliczeń pozwoliły na określenie optymalnego położenia anemometru stacjonarnego w odcinku chodnika z zaporą przeciwwybuchową pyłową.

EN

One of the sources of mine ventilation disturbance are places with dust explosion-proof firewall. Very often in these regions there is a need to place stationary anemometer whose task is to measure the flow rate of mine ventilation air. In this case, a key element to obtain correct and reliable measurement results is to choose the right measurement point. Impact of dust explosion-proof firewall on the velocity profile can be studied experimentally by using the finite volume method software. This paper presents the results of numerical calculations of firewall impact induced disorders. The results of calculations made it possible to determine the optimal position of the stationary anemometer in the area of mine drift with dust explosion-proof firewall.

7

Pole prędkości w otoczeniu sztucznie wytworzonej przeszkody na spągu chodnika kopalnianego

Krawczyk J., Janus J.

Przegląd Górniczy

|

2015

|

T. 71, nr 11

44--53

PL

Jednym ze źródeł zaburzeń warunków przewietrzania chodników kopalnianych są miejsca, gdzie występuje wypiętrzenie spągu. Wpływ ten można badać eksperymentalnie. W chodniku kopalni S ułożono na spągu stos worków z pyłem kamiennym i przykryto go płótnem wentylacyjnym, tworząc przeszkodę o zarysie zbliżonym do wybrzuszenia spągu. W miejscu budowy przeszkody rozmieszczono kilkanaście czujników, które rejestrowały prędkości przepływu powietrza podczas eksperymentu. Dało to możliwość określenia wpływu przeszkody na pole prędkości przekroju jej zabudowy. Symulacja komputerowa, której wyniki przedstawia artykuł pozwala na pokazanie specyficznych warunków przepływu w szerszym otoczeniu miejsca eksperymentu i zmian spowodowanych przez przeszkodę. W odcinku chodnika od strony napływu znajdowały się liczne źródła zaburzeń przepływu, takie jak podwójne odrzwia tamy bezpieczeństwa, palisada stojaków, kaszty oraz pryzma urobku. Obszar obliczeniowy został ukształtowany w taki sposób, by dysponując jedynie wartością strumienia objętości na wlocie i geometrią obiektu, otrzymać możliwie dobrą zgodność wyników z danymi pomiarowymi. W ten sposób zweryfikowano metodykę symulacji, a następnie przeprowadzono analizę obrazu pola prędkości w otoczeniu miejsca pomiarów. Wyniki symulacji przedstawiono w formie sporządzonych dla wybranych przekrojów rozkładów prędkości i pól wektorów prędkości, a także powierzchni stałej prędkości oraz wykresów linii prądu.

EN

One of the sources of mine ventilation disturbance are places with local floor bulge. This impact can be studied experimentally. In S mine drift coal dust bags have been arranged on the floor and have been covered by ventilation canvas to create a barrier similar to floor bulge. In place of the barrier several sensors have been placed which measured the velocity of airflow during the experiment. This gave the opportunity to determine the effect of floor bulge on the flow field section. Computer simulation shows specific flow conditions in the wider vicinity of measuring points in the experiment. In sidewalk part from the inflow there were numerous sources of flow disturbances such as double doorpost, cribs and props. Calculation area was designed in such a way, that the value of the flow rate at the inlet and geometry of the sidewalk only suffice to receive possible good agreement with measured results. In this way, it was possible to verify the simulation methodology followed by image analysis of the velocity field in the vicinity of the measurement points. Simulation results were presented in a graphical form for the selected velocity distribution cross-sections, velocity vectors fields, velocity isosurface of constant velocity and pathlines.

8

Pola prędkości w zakrętach i skrzyżowaniach chodników kopalnianych

Krawczyk J., Janus J.

Przegląd Górniczy

|

2015

|

T. 71, nr 11

21--32

PL

W strukturze wyrobisk kopalnianych są miejsca, w których strumień powietrza zmienia swój kierunek. Są nimi zakręty i skrzyżowania. Zmiana ta powoduje powstanie lokalnych zakłóceń przepływu, które mogą sprzyjać powstawaniu zagrożeń względnie ograniczać możliwości wykonywania pomiarów wentylacyjnych. Jednym ze sposobów określania formy i zasięgu zakłóceń przepływu jest coraz powszechniej stosowana symulacja komputerowa metodą objętości skończonej. Przy współczesnym stopniu rozwoju metod numerycznych, oprogramowania i sprzętu możliwe jest rozwiązywanie trójwymiarowych zagadnień przepływowych dla odcinków chodników kopalnianych o sumarycznej długości rzędu kilkudziesięciu metrów. Wynikiem są pola prędkości w tych obszarach. Analizując je, można z zadowalającym przybliżeniem ocenić rodzaj i zasięg zakłóceń przepływu. W artykule rozpatrywano wiele przypadków zmian kierunku przepływu, które w większości były oparte na rzeczywistych obiektach. W szczególności analizowano przypadek łagodnego łuku oraz często spotykane przypadki skrzyżowań prostopadłych chodników. Przedstawiono sposób modelowania oraz szczególne cechy przepływu w zakrętach i skrzyżowaniach. Wyniki odniesiono do kryteriów wyboru miejsc instalowania anemometrów stacjonarnych i prowadzenia pomiarów średniej prędkości metodą trawersowania w rozpatrywanych obszarach.

EN

In the structure of mine there are places where airflow direction changes. There are corners and intersections. Those changes cause local flow disturbances that can further the emergence of threats or reduce measurement capability. One of the methods of determining the form and range of flow disturbance is the finite volume method computer simulation. Nowadays, it is possible to solve the three-dimensional flow problems for the sections of mine drifts with a total length of several tens of meters. The result is the velocity field in those areas. This paper presents several cases of flow direction changes, most of which were based on real objects. Most of all, the mild turns and frequently encountered cases of perpendicular intersections were analyzed.

9

Ocena możliwości wykorzystania skaningu laserowego do budowy modeli numerycznych

Janus J.

Prace Instytutu Mechaniki Górotworu PAN

|

2015

|

Vol. 17, no. 1-2

21--26

PL

W artykule przedstawiono koncepcję wykorzystania wyników skaningu laserowego do budowy modeli geometrycznych na podstawie których przeprowadzane są symulacje numeryczne. Podczas badań symulacyjnych bardzo dużą uwagę należy zwrócić na poprawne odwzorowanie modelu rzeczywistego dla którego przeprowadzane są badania. Niejednokrotnie złożona geometria jak np wyrobiska górniczego stwarza bardzo wiele problemów w jej dokładnym odwzorowaniu w związku z czym konieczne jest zastosowanie nowych technik pomiarowych. Jedną z takich technik jest wykorzystanie skaningu laserowego. Stwierdzono, że uzyskana w procesie skanowania chmura punktów, zorientowanych w przestrzeni, pozwala na bardzo dokładne i szybkie wygenerowanie trójwymiarowego modelu skanowanego obiektu.

EN

The article presents the concept of using the laser scanning results to build the geometric models on which the numerical simulations are carried out. During the simulation attention should be paid to the correct representation of the actual model for which tests are conducted. Often complex geometry, such as mine drift poses a lot of problems in the accurate reproduction therefore requires the application of new measuring techniques. One of such technique is the use of laser scanning. It was found that obtained in the process of scanning point cloud oriented in space allows for very accurate and fast generation of three-dimensional model of the scanned object.

10

Modelowanie stanów nieustalonych w przewodach ciśnieniowych z uwzględnieniem kawitacji oraz zmiennych oporów hydraulicznych. Cz. 1, Modele kawitacji

Urbanowicz K.

Biuletyn Wojskowej Akademii Technicznej

|

2015

|

Vol. 64, nr 3

49-73

PL

W pracy omówione zostały cztery kluczowe modele matematyczne opisujące przepływ nieustalony z kawitacją w przewodach ciśnieniowych: model rozerwania strumienia cieczy (Column Separation Model - CSM), model kawitacji parowo-gazowej (Gas Column Separation Model - CSMG), model Adamkowskiego (Adamkowski’s Column Separation Model - CSMA) i model kawitacji pęcherzykowej (Bubble Cavitation Model - BCM). We wszystkich tych modelach uwzględnione zostały zmienne opory hydrauliczne. Równania opisujące te modele rozwiązano z wykorzystaniem metody charakterystyk. Naprężenie styczne na ściance przewodu obliczane było z sumy dwóch wyrażeń: quasi-ustalonego i nieustalonego. Wyrażenie nieustalone jest modelowane w postaci całki splotowej z lokalnego przyspieszenia cieczy i funkcji wagi w(t).

EN

The paper presents four key mathematical models of transient cavitating pipe flow, i.e. column separation model (Column Separation Model - CSM), gas cavitation model (Gas Column Separation Model - CSMG), Adamkowski model (Adamkowski’s Column Separation Model - CSMA) and bubbly cavitation model (Bubble Cavitation Model - BCM). In the all investigated models, frequency dependent frictional losses were taken into account. The equations describing all models have been solved using the method of characteristics. In this work, the wall shear stress (defined as an effect of unsteady fluid friction) is presented as a sum of quasi-steady and unsteady components. The unsteady component of the wall shear stress is modelled as an convolution of local fluid acceleration and a weighting function w(t).

11

Modelowanie stanów nieustalonych w przewodach ciśnieniowych z uwzględnieniem kawitacji oraz zmiennych oporów hydraulicznych. Cz. 2, Opór oraz walidacja eksperymentalna

Urbanowicz K.

Biuletyn Wojskowej Akademii Technicznej

|

2015

|

Vol. 64, nr 3

75-101

PL

Modelowanie zmiennych w czasie oporów hydraulicznych nie jest zagadnieniem łatwym. Jak wykazały liczne badania, naprężenie styczne na ściance przewodu może być wyznaczane jako suma quasi-ustalonego i zmiennego w czasie wyrażenia. Zmienne w czasie wyrażenie jest tzw. całką splotową z lokalnego przyspieszenia cieczy i funkcji wagi. Oryginalna postać funkcji wagi ma przeważnie skomplikowaną strukturę, przez co nie nadaje się do efektywnego symulowania przebiegów dynamicznych. Dlatego też w celu umożliwienia efektywnego wyznaczania niestacjonarnego naprężenia stycznego zaprezentowano nową postać funkcji wagi (będącą skończoną sumą wyrażeń eksponentalnych). W przypadku przepływu turbulentnego wykorzystano procedurę skalowania współczynników efektywnej funkcji wagi zaprezentowaną przez Vitkovskiego i in. Nowe postacie funkcji wagowych charakteryzuje duża zbieżność z funkcjami klasycznymi (nieefektywnymi). Z wykorzystaniem uprzednio omówionych modeli przepływu kawitacyjnego CSM, CSMG, CSMA oraz BCM i powyższych efektywnych funkcji wagi dokonano szeregu badań symulacyjnych, które wykazały, że wprowadzone w modelach przepływu niestacjonarnego z kawitacją zmiany poprawiają stopień zgodności symulacji z wynikami eksperymentalnymi.

EN

Modelling of time-depended hydraulic friction is not an easy issue. As numerous studies have shown, wall shear stress in the pipe can be determined as a sum of the quasi-steady and time-dependent expressions. Time-depended expression is an convolution integral of the local acceleration of the liquid and a weighting function. The weighting function, in general, makes allowance for relation of historic velocity changes and unsteady component of wall shear stress. The original weighting function has usually a very complicated structure, and what is more it makes impossible to do an efficient simulation of dynamical runs. In this paper, in order to enable efficient calculation of unsteady component wall shear stress, new weighting functions are presented as a sum of exponential components. To aim this goal in case of turbulent flow, the scaling procedure proposed by Vitkovsky et al. is used. This method makes very easy the estimation of any new turbulent weighting function. Presented approximated weighting functions are compared with the original counterparts, known from literature in case of laminar and turbulent flows. Using the previously discussed models of cavitation flow CSM, CSMG, CSMA, and the BCM with implemented effective weighting function a series of simulation studies has been made, which showed that the introduced changes in models of unsteady flow with cavitation greatly improve the degree of simulation fit in comparison with experimental results.

12

Velocity and temperature maldistribution due to the magnetic field influence

Pleskacz Ł., Fornalik-Wajs E., Roszko A.

Zeszyty Naukowe Politechniki Rzeszowskiej. Mechanika

|

2014

|

z. 86 [290], nr 3

425--432

EN

The elements that possess the ability of changing the flow structure (neckings, nozzles, valves, elbows) can be found in numerous industrial and medical applications. This ability leads to the velocity and temperature fields modification and can be a reason of negative effects like pressure loss. These negative effects can be reduced by the usage of magnetic field. Magnetic control of weakly magnetic fluids’ velocity and temperature distributions is well known. Presented paper considers the numerical analysis of velocity and temperature maldistribution due to the influence of strong magnetic field. The analysis was carried out for three-dimensional circular duct with simplified stenosis (narrowing of the blood vessels), which took form of confusor-diffuser section of the pipe. The system included duct and the magnetic coil that was oriented perpendicularly to the flow axis and placed in between confusor and diffuser. The wall of the stenosis was divided into subzones partially heated in order to control the velocity and temperature fields. Biot-Savart’s law was applied to calculate the distribution of the magnetic field, which was then used to obtain the magnetic force distribution and added to principle of conservation of momentum equations as the external body force. Commercially available software Ansys Fluent 13 was chosen to conduct the numerical analysis, however special user-defined modulus to calculate the distribution of magnetic force was prepared and implemented in it. The results pointed out that the usage of magnetic field might provide a significant change in both velocity and temperature distribution, especially for low Reynolds number flows.

PL

Elementy posiadające zdolność zmiany struktury przepływu (przewężenia, dysze, zawory, kolanka) mają wiele zastosowań w przemyśle i medycynie. Zdolność ta prowadzi do modyfikacji pól temperatury oraz prędkości i może być przyczyną negatywnych efektów, takich jak straty ciśnienia. Te negatywne efekty można wyeliminować przy użyciu pola magnetycznego. Magnetyczna kontrola rozkładów prędkości i temperatury słabo namagnesowanych cieczy jest dobrze znana. Niniejszy artykuł prezentuje analizę numeryczną zaburzeń pól prędkości i temperatury pod wpływem silnego pola magnetycznego. Analizę przeprowadzono dla trójwymiarowych kanałów o przekroju okrągłym z uproszczoną stenozą (zwężeniem naczyń krwionośnych) w formie połączenia typu konfuzor-dyfuzor. Badany układ składał się z kanału oraz cewki magnetycznej zorientowanej prostopadle do osi przepływu i umieszczonej między konfuzorem a dyfuzorem. Ścianka stenozy została podzielona na mniejsze obszary grzane różnicowo, aby odpowiednio zmieniać pole temperatury i prędkości. Zastosowano prawo Biota-Savarta w celu obliczenia rozkładu indukcji pola magnetycznego, który później został wykorzystany do otrzymania rozkładu siły magnetycznej. Siła ta została umieszczona w równaniach zachowania pędu. Analizę przeprowadzono przy użyciu komercyjnego oprogramowania (Ansys Fluent 13), w którym zaimplementowano specjalną funkcję definiowaną przez użytkownika w celu obliczenia rozkładu indukcji oraz siły magnetycznej. Wyniki wykazały, że pole magnetyczne może mieć znaczący wpływ na rozkłady prędkości i temperatury, szczególnie w przypadku przepływów o niskiej liczbie Reynoldsa.

13

Przykład oceny wpływu przenośnika taśmowego na pole prędkości w chodniku kopalnianym

Krawczyk J., Janus J.

Prace Instytutu Mechaniki Górotworu PAN

|

2014

|

Vol. 16, no. 3-4

23--29

PL

Rozpatrywano przepływ powietrza w chodniku kopalnianym w obudowie łukowej z zabudowanym przenośnikiem taśmowym. Celem modelowania było oszacowanie wpływu obecności taśmociągu na przepływ powietrza kopalnianego w pobliżu miejsca ewentualnego zamontowania anemometru stacjonarnego lub wpływu na pole prędkości w obszarze, gdzie możliwe jest trawersowanie pola prędkości. Ocena wpływu zawierała porównanie pola prędkości dla chodnika z taśmociągiem i bez, przy takim samym strumieniu objętości (wydatku). Uwzględniono postój rozruch i ciągłą pracę przenośnika. Ograniczono się do przypadku braku urobku na taśmie i obszarów poza zasięgiem wpływu napędu i przesypów. W podsumowaniu przedstawiono kierunki i ocenę możliwości dalszych analiz, w szczególności uwzględnienia obecności urobku na taśmie zarówno w aspekcie samego pola prędkości jak i ewentualnej propagacji metanu.

EN

Examination of the airflow in mine drifts consider archyielding and belt conveyor. The purpose of modeling was to example of belt conveyor impact assessment on the airflow in a mine drift in the vicinity of the possible installation of stationary anemometer or impact on velocity field in area where traverse velocity field is possible. The impact assessment included a comparison of the velocity field for sidewalk with and without belt conveyor, at the same flow rate. Modeling includes stop, start and continuous work of belt conveyor, examples ware limited to the absence of coal on the tape. Summary presents trends and evaluate opportunities for further analysis, especially taking in to account the presence of coal on the tape.

14

Kurtyna powietrzna, jako bariera w przypadku pożaru

Krajewski G.

Budownictwo i Architektura

|

2014

|

Vol. 13, nr 4

15--22

PL

Bariery powietrzne (pot. kurtyny powietrzne) są stosowane jako wirtualne płaszczyzny pozwalające na zredukowanie wymiany ciepła i masy pomiędzy dwoma przyległymi do siebie strefami o różnych parametrach środowiska. Wytwarza ona odpowiednio duże ciśnienie dynamiczne na wylocie uniemożliwiając tym samym poprzeczny przepływ poprzez otwór, w którym jest zlokalizowana. Kurtyny powietrzne mogą być wykorzystane do ograniczenia rozprzestrzeniania dymu w przypadku pożaru przez co możliwe jest wydzielenie stref niezadymionych. Jednym z kluczowych aspektów jest zapewnienie jak najwyższej szczelności takiej kurtyny. Określenie wymaganych parametrów może być przeprowadzone na podstawie badań modelowych, badań w skali rzeczywistej lub analiz numerycznych CFD. W celu zapewnienia odpowiedniej szczelności bariery powietrznej należy odpowiednio dobrać: prędkość na wylocie kurtyny, kąt nawiewanego powietrza oraz jej szerokość.

EN

The aim of this paper is to take the advantage of CFD application in calculating, optimising, and designing air curtains used to separate smoke free zones in case of fire in tunnel. Air curtains can be a good solution in case when the usage of solid obstructions is not feasible(for example in a big tunnel). A properly designed air curtain produces a pressure drop which prevents transversal flow through the opening. An accurate CFD calculation of an air curtain is challenging because of the high air velocity and relatively thin nozzle. Most air curtains are tested on scaled down models which are difficult to extrapolate. Tests in a real scale model are performed and the tests results are used to verify the chosen turbulence model. The intention of this paper is to present the comparison between the CFD calculations and tests results.

15

Weighting Function Approximation in Transient Pipe Flow

Urbanowicz K.

TASK Quarterly : scientific bulletin of Academic Computer Centre in Gdansk

|

2012

|

Vol. 16, No 3-4

263--276

EN

A very important problem in the transient liquid pipe flow analysis is accurate and effective modeling of hydraulic resistance. The so called integral convolution of the mean local acceleration of liquid and a weighting function need to be solved in a numerical way in order to simulate unsteady resistance. A necessary condition in effective numerical calculations is that the weighting function needs to be defined as a finite sum of exponential terms. The function keeps a constant shape in a laminar flow, in a turbulent flow, its shape changes and it is dependent on the instantaneous Reynolds number. In this article an easy method is presented to determine a proper weighting function in a very straightforward manner in a quick time. A comparison of the determined functions and function prototypes in a frequency domain will be presented as well.

16

Convolution integral in transient pipe flow

Urbanowicz K., Zarzycki Z.

TASK Quarterly : scientific bulletin of Academic Computer Centre in Gdansk

|

2012

|

Vol. 16, No 3-4

277--291

EN

This paper is devoted to the modeling of hydraulic losses during transient flow of liquids in pressure lines. Unsteady pipe wall shear stress is presented in the form of a convolution integral of liquid acceleration and a weighting function. The weighting function depends on the dimensionless time and the Reynolds number. In its first revision (Zielke W 1968 J. ASME 90 109) it had a complex and inefficient mathematical structure (featured power growth of computational time). Therefore, further work aimed at developing the so-called efficient models for correct estimation of hydraulic resistance with simultaneous linear loading of the computer's operating memory was needed. The work compared the methods of numerical solving of the convolution integral known from the literature (classic by Zielke W 1968 J. ASME 90 109 and Yardy A E and Brown J M B 2010 J. Hydratd. Eng. 136 (7) 453 and efficient by Trikha A K 1975 J. Fluids Eng. p. 97. Kagawa T et at. 1983 Trans. Jpn. Soc. Mech. Eng. 49 (447) 2638 and Schohl G A 1993 J. Fluids Eng. 115 420). The comparison highlighted the level of usefulness of the analyzed models in simulating the water hammer and revealed the demand for further research for the improvement of efficiency of the solutions.

17

Wykorzystanie numerycznej mechaniki płynów w analizie ruchu cząstek i określenia charakteru przepływu tworzywa polimerowego w strefie tarczowej wytłaczarki ślimakowo-tarczowej

Michalska-Pożoga I., Jakubowski M.

Przemysł Chemiczny

|

2012

|

T. 91, nr 9

1808-1812

PL

Przedstawiono analizę ruchu materiału polimerowego w strefie tarczowej wytłaczarki ślimakowo-tarczowej. Symulacja została wykonana dla polietylenu małej gęstości (PE-LD). Na podstawie analizy numerycznej wyznaczono mapy wektorowe prędkości, minimalne i maksymalne wartości prędkości ścinania, a także charakter ruchu cząsteczek polimeru i wartości ich prędkości, występujące w szczelinie tarczowej wytłaczarki ślimakowo-tarczowej. Analiza numeryczna została przeprowadzona z wykorzystaniem program ANSYS CFX 12.1.

EN

Motion of low-d. polyethylene in disk zone of a screw-disk extruder was numerically simulated to perform vector maps of shear velocity in the disk crevice. The shear rate decreased with increasing the crevice size and decreasing he disk angular velocity. Orientation of macromols. and their degrdn. under shear stress were obsd.

18

Zastosowanie metod CFD w projektowaniu urządzenia do pomiaru rozproszonej emisji CO2 z powierzchni zwałowisk odpadów powęglowych

Łączny J., Passia H., Bajerski A., Janoszek T.

Przegląd Górniczy

|

2012

|

T. 68, nr 12

62--74

PL

Artykuł stanowi omówienie efektów prowadzonych badań modelowych urządzenia do pomiaru rozproszonej emisji dwutlenku węgla CO2 z powierzchni obiektów składowania odpadów powęglowych. Przybliżono praktyczne aspekty płynące ze stosowania technik komputerowych w procesie wspomagania projektowania urządzenia, między innymi poprzez wykorzystanie metody numerycznej mechaniki płynów CFD (Computational Fluid Dynamics). Omówiono dane wejściowe do budowy modelu geometrycznego, założenia metody numerycznej CFD, zdefiniowano obszar dyskretyzacji oraz warunki jednoznaczności rozwiązania modelu numerycznego. Zaprezentowano prototyp urządzenia (ATK), który został zaprojektowany i zbudowany w oparciu o przyjęte założenia do modelu numerycznego CFD. Uzyskane dane pomiarowe odniesiono do wyników badań modelowych.

EN

This article presents a description of model testing of the device for CO2 dissipated emission measurement from the surface of coal mine waste dumping grounds. Practical aspects for computer technologies applied in the process of supporting the development were determined, among others, the numercal method of fluid mechanics CFD (Computational Fluid Dynamics). Alternatively, input data for the draft of geometric model, brief foredesign of the CFD method, digitization area and determinants for a unique solution of the numerical model were presented. This article shows a prototype of the device (ATK), which was designed and constructed on the basis of the foredesign of the CFD numerical model. The results of those measurements were applied to the results of the model testing.

19

Wybrane aspekty metodyki tworzenia wieloskalowych modeli numerycznych rejonu ściany

Krawczyk J., Janus J., Ostrogórski P.

Prace Instytutu Mechaniki Górotworu PAN

|

2012

|

Vol. 14, no. 1-4

139--148

PL

Rozwijana w ramach numerycznej mechaniki płynów metoda objętości skończonej jest z coraz częściej stosowana do modelowania zagadnień przepływowych wentylacji kopalń. Jednak systemy wentylacyjne kopalń głębinowych są zbyt rozległe i złożone, by przy wydajności współczesnych komputerów prowadzić symulacje dla całych obiektów. Szczególnie dotyczy to procesów zmiennych w czasie. Ograniczenia te powodują, że są modelowane wybrane fragmenty sieci. Dla procesów stacjonarnych pominięte obszary mogą być zastąpione przez warunki na brzegach. Podczas stanów przejściowych dynamiczne własności pominiętych obszarów sieci mogą mieć istotny wpływ na przebieg zjawiska. Skutecznym rozwiązaniem może być uzupełnienie modelu o prostszy opis dynamiki pominiętego obszaru. W ten sposób mogą być tworzone wieloskalowe modele łączące na przykład jedno i trójwymiarowy opis. Prowadzi to do optymalnej reprezentacji obiektu – szczegółowej dla obszarów krytycznych dla badanych procesów i uproszczonej dla obszarów o mniejszym wpływie. Podobne ograniczenia dotyczą wielu analogicznych dziedzin takich jak wentylacja tuneli czy przepływy w instalacjach reaktorów atomowych, dla których już od kilku lat zaleca się i stosuje wieloskalowe modele. Przy łączeniu różnych jakościowo opisów należy sformułować metody wymiany danych oraz dokonać praktycznej ich implementacji w oprogramowaniu. Przedstawiono wynik studiów literaturowych i prac koncepcyjnych ukierunkowanych na wdrożenie i efektywne wykorzystanie metodyki łączenia modeli numerycznych.

EN

The finite volume method within the framework of the CFD is widely applied in modelling of flow phenomena in mine ventilation. However, ventilation networks in underground mines are typically expanded and complicated and the computation power of currently available computers proves insuffi cient to simulate the behaviour of entire objects, particularly when handling time-variant phenomena. Simulations, therefore, involve selected fragments of ventilation network only. In the case of stationary processes, the omitted areas can be replaced by the boundary conditions. For transients, however, dynamic properties of omitted areas may strongly impact on the involved processes. To overcome this difficulty, the model should incorporate a simpler description of dynamics of the omitted area and thus multi-scale models can be created to connect the 1D and 3D descriptions, yielding the optimal representation of the object to provide a detailed description of critical areas and simplified one for less significant regions. Similar restrictions apply to other analogous fields, such as tunnel ventilation or flows in installations of nuclear reactors, where multi-scale models have been recommended and effectively used for years. When combining qualitatively different descriptions, utmost care should be taken to formulate the methods of data exchange to enable their practical implementation in dedicated software. The work provides the survey of literature and of conceptual works targeted at implementation and effective utilisation of methodology of numerical model integration.

20

Prosta metoda aproksymacji funkcji wagowych umożliwiających modelowanie niestacjonarnych oporów hydraulicznych

Urbanowicz K.

Biuletyn Wojskowej Akademii Technicznej

|

2012

|

Vol. 61, nr 3

233-252

PL

W analizie niestacjonarnego przepływu cieczy zagadnieniem bardzo istotnym jest poprawne i efektywne modelowanie oporów hydraulicznych. W celu modelowania tych oporów rozwiązuje się drogą numeryczną tzw. całkę splotową z chwilowej zmiany prędkości cieczy i funkcji wagi. By obliczenia były efektywne, warunkiem koniecznym jest, by funkcja wagi została zapisana jako skończona suma wyrażeń eksponentalnych. Podczas przepływów laminarnych funkcja wagi zachowuje stały kształt, w turbulentnych natomiast jej kształt jest zmienny i zależny od chwilowej liczby Reynoldsa. W niniejszej pracy przedstawiona została pewna prosta metoda umożliwiająca wyznaczanie poprawnej funkcji wagi w bardzo krótkim czasie.

EN

In transient liquid pipe flow analysis, a very important problem is accurate and effective modelling of hydraulic resistances. In order to simulate unsteady resistances one need to solve, in a numerical way, so-called integral convolution of the mean local acceleration of liquid and a weighting function. In effective numerical calculations, a necessary condition is that the weighting function needs to be defined as a finite sum of exponential terms. In laminar flows, that function keeps a constant shape and in turbulent flows its shape changes in dependence of the instantaneous Reynolds number. In this article, an easy method is presented that enables us to determine proper weighting function very straight forward way in a very short time.