Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Verification of Baffle Factor for Straight Pipe Flow

Artichowicz W., Łuczkiewicz A., Sawicki J. M.

Archives of Hydro-Engineering and Environmental Mechanics

|

2018

|

Vol. 65, nr 1

31--39

EN

The baffle factor is a parameter widely used to describe flow system characteristics. This indicator is very important in designing disinfection devices. For example, it is used to convert the plug flowtime to the actual fluid residence time in the flowsystem of interest. Its accurate determination is a complex problem requiring tracer experiments or computational fluid dynamics simulations. Therefore, in practice, it is often taken from tables provided in the literature. The literature sources, however, state that the baffle factor for a flow in a straight pipe is equal to unity, which implies the identity between the pipe flow model and the plug flow model. This assumption is doubtful. The aim of the present work is to verify the baffle factor values assumed for the pipe flow. The merit of this study is the analytical derivation of the expression describing the baffle factor value with respect to flow characteristics. To this purpose, the analytical solution of a one-dimensional advection-diffusion equation with a Heaviside initial condition was used. It was demonstrated that the aforementioned assumption is wrong, as the baffle factor for a straight pipe is significantly less than unity.

2

The polymer-micellar aggregates as an efficient reducer of the energy losses in pipe flow

Matras Z., Kopiczak B.

Czasopismo Techniczne. Mechanika

|

2016

|

Y. 113, iss. 2-M

175--190

EN

The paper presents polymer-micellar aggregates as efficient drag reducers of the energy losses in straight pipe flow. A small amount of high molecular polymers: Polyethylene Oxide, Cetyltrimetyl Ammonium Bromide surfactant and Sodium Salicylate salt additives, are applied to obtain polymer-micellar aggregates formation. An analysis of how polymermicellar additives influence the shape and character of flow resistance curves has been performed. It is documented that for polymer-micellar solutions the stable transitional zone between, the laminar and the turbulent flows are extended toward higher values of the Reynolds number. Occurrence of the third turbulent zone of drag reduction is also observed.

PL

W artykule przedstawiono agregaty polimerowo-micelarne jako efektywny reduktor strat energetycznych w przepływach rurowych. Do procesu formowania agregatów wykorzystano niewielkie ilości wielkocząsteczkowego politlenku etylenu i substancji powierzchniowo czynnej bromku heksadecylotrójmetyloamoniowego z dodatkiem salicylanu sodu. Dokonano analizy wpływu roztworu polimerowo-micelarnego na kształt i charakter krzywych oporów przepływu. Dla analizowanych roztworów zaobserwowano rozszerzenie stabilnej strefy przejściowej w kierunku większych wartości liczby Reynoldsa. Zaobserwowano również trzecią, turbulentną strefę redukcji oporów przepływu.

3

Heat flow through a thin cooled pipe filled with a micropolar fluid

Beneš M., Pažanin I., Suárez-Grau F. J.

Journal of Theoretical and Applied Mechanics

|

2015

|

Vol. 53 nr 3

569--579

EN

In this paper, a non-isothermal flow of a micropolar fluid in a thin pipe with circular cross- -section is considered. The fluid in the pipe is cooled by the exterior medium and the heat exchange on the lateral part of the boundary is described by Newton’s cooling condition. Assuming that the hydrodynamic part of the system is provided, we seek for the micropolar effects on the heat flow using the standard perturbation technique. Different asymptotic models are deduced depending on the magnitude of the Reynolds number with respect to the pipe thickness. The critical case is identified and the explicit approximation for the fluid temperature is built improving the known result for the classical Newtonian flow as well. The obtained results are illustrated by some numerical simulations.

4

Analiza wyliczalności modelu stanowego procesu przepływu

Kowalczuk Z., Tatara M.

Pomiary Automatyka Kontrola

|

2014

|

R. 60, nr 10

809--811

PL

W niniejszej pracy przedstawiono ogólną metodę wyznaczania modelu stanowego procesu przepływu medium w rurociągu, zwracając uwagę na problem osobliwości równania i odwracalności macierzy rekombinacji. Dokonano analizy macierzy rekombinacji dowodząc jej nieosobliwości dla skończonych kroków kwantyzacji w czasie i przestrzeni. Pokazano również sposób wyznaczenia odwrotności tej macierzy i przedstawiono analizę porównawczą macierzy odwracanych proponowaną metodą analityczną oraz metodą numeryczną.

EN

The paper considers the issue of possible singularity in the state-space models of pipeline flow processes, giving a prove of invertibility of a recombination matrix for finite space and time quantization intervals and presenting an explicit formula for computing an inverse matrix. Importance of good modeling is discussed and a derivation of state space equations is presented. In examining the potential singularity of the recombination matrix, we show that its determinant is always nonzero. Consequently, an effective analytical method for inverting the recombination matrix is given. In an efficacy study the derived analytical method is compared to the classical numerical approach, taking into account a sum of the modules of elements of a residual matrix and a ratio of the Frobenius norm to the number of the elements of the same matrix. The study demonstrates the advantage of the proposed method in terms of accuracy.

5

Time-averaged velocity profile model of drag reducing polymer solutions in the turbulent pipe flow

Matras Z., Kopiczak B.

Czasopismo Techniczne. Mechanika

|

2012

|

R. 109, z. 1-M

155--164

EN

The qualitative, theoretical analysis of macromolecular polymer additive effect on abnormal deformation of the velocity profile of the polymer solution flowing in turbulent motion in smooth pipes of circular cross section is presented. Comparison of the substitutive velocity profiles built in the work shows that for the laminar flow polymer additives do not affect its shape. For the turbulent flow time-average, dimensional velocity profile is always more extended comparing to its Newtonian or purely-viscous equivalent at the same Reynolds numbers. The results suggest that this phenomenon increases with increasing values of the characteristic time constant λ, representing viscoelastic properties of the solution, and with decrease in the diameter of the pipe where the flow is performed.

PL

Przedstawiono jakościową, teoretyczną analizę wpływu dodatków wielkocząsteczkowych polimerów na anormalną deformację profilu prędkości roztworu polimerowego przepływającego ruchem turbulentnym w gładkich rurach o przekroju kołowym. Z porównania zbudowanych modeli zastępczych profili prędkości wynika, że w zakresie laminarnym dodatek polimeru nie wpływa na jego kształt. W zakresie turbulentnym uśredniony w czasie wymiarowy profil prędkości jest zawsze bardziej wydłużony od jego newtonowskiego lub czystolepkiego nienewtonowskiego odpowiednika przy takich samych liczbach Reynoldsa. Wykazano ponadto, że zjawisko to nasila się wraz ze wzrostem wartości charakterystycznej stałej czasowej λ, reprezentującej własności lepkosprężyste roztworu oraz w miarę zmniejszania się średnicy rury, w której realizowany jest przepływ.

6

Rzeczywiste wartości współczynnika strat miejscowych podczas przepływu wody przez nagłe rozszerzenie rury

Strzelecka K., Jeżowiecka-Kabsch K.

Ochrona Środowiska

|

2010

|

Vol. 32, nr 1

33-37

PL

Skomplikowany charakter przepływu wody w otoczeniu skokowego zwężenia rury związany ze strukturą pola prędkości, czyli wartością współczynnika Coriolisa [alfa przekreślone równa się1], wiąże się z koniecznością doświadczalnego wyznaczania wartości współczynnika strat miejscowych (dzeta ) i określenia jego zależności od liczby Reynoldsa. Przedstawione w pracy badania doświadczalne pozwoliły na wyznaczenie rzeczywistych wartości współczynnika strat miejscowych, z uwzględnieniem wyznaczonej na podstawie badań własnych zależności alfa=alfa(Re), przy 9 stopniach zwężenia rury z zakresu d/D (0,35, 0,82). Rzeczywiste wartości współczynnika [dzeta] porównano z wartościami obliczonymi na podstawie wzoru stosowanego w praktyce inżynierskiej. W każdym przypadku wartości [dzeta] wyznaczone na drodze doświadczeń były mniejsze o 20÷70%, w zależności od stopnia zwężenia rury (d/D). W przypadku uformowanego przepływu turbulentnego (Red>104) przez skokowe zwężenie rury zaproponowano zależność w postaci dzeta=-0,5658(d/D)2+0,0002604(d/D)+0,4094 oraz odpowiadającą jej tabelę, co pozwala w łatwy sposób wyznaczyć wartość współczynnika [dzeta] przy wybranym stopniu zwężenia rury z zakresu d/D należące do przedziału (0,35, 0,82).

EN

The complexity of flow in the vicinity of the pipe sudden contraction is linked with the velocity field structure, i.e. with the Coriolis coefficient value alfa 1. That necessitates the determination of the resistance coefficient (dzeta) value by experiments and the assessment of its dependence on the Reynolds number. The experiments reported on in the present paper enabled the real values of the resistance coefficient [dzeta] to be determined (taking into account the relation alfa=alfa(Re) established in our own researches) for 9 pipe sudden contractions within the range of d/D (0.35, 0.82). The real values obtained by experiments were compared with the values calculated in terms of a formula commonly used in engineering. Without exception, the resistance coefficient values determined by experiments were found to be by 20% to 70% lower depending on sudden contraction (d/D). The formula dzeta=-0.5658(d/D)2+0.0002604(d/D)+0.4094 (as well as the relevant table) was proposed for the description of the turbulent flow (Red>104) through the pipe sudden contraction, and thus enabled the value of the coefficient [dzeta] to be determined for the sudden contraction chosen from the range of d/D (0.35, 0.82).

7

Rzeczywiste wartości współczynnika oporów miejscowych podczas przepływu wody przez skokowe rozszerzenie rury

Strzelecka K., Jeżowiecka-Kabsch K.

Ochrona Środowiska

|

2008

|

Vol. 30, nr 2

29-33

PL

Skomplikowany charakter przepływu w otoczeniu skokowego rozszerzenia rury związany m.in. z nierównomiernością rozkładu prędkości, a więc wartością współczynnika Coriolisa, powoduje konieczność doświadczalnego wyznaczenia wartości współczynnika oporów miejscowych i określenia jego zależności od liczby Reynoldsa. Przedstawione w pracy badania doświadczalne pozwoliły na wyznaczenie rzeczywistych wartości współczynników oporów miejscowych przy 9 stopniach rozszerzenia rury). Wartości uzyskanych rzeczywistych współczynników porównano z wartościami obliczonymi na podstawie stosowanego powszechnie w praktyce inżynierskiej wzoru Bordy.

EN

The complex character of flow in the vicinity of the leading pipe sudden expansion is linked with the non-uniformity of the velocity field, i.e. with the Coriolis coefficient. That necessitates determining the value of the resistance coefficient by experiments and establishing its dependence on the Reynolds number. The experiments reported in the present paper enabled the real values of the resistance coefficients to be determined for 9 pipe sudden expansions. The real values obtained by experiments were compared with the values calculated in terms of the Borda formula, which is commonly used in engineering.

8

Badania współczynnika Coriolisa podczas przejściowego i turbulentnego przepływu wody w rurze

Strzelecka K., Jeżowiecka-Kabsch K.

Ochrona Środowiska

|

2008

|

Vol. 30, nr 1

21-25

PL

Podawana najczęściej w literaturze inżynierskiej wartość współczynnika Coriolisa w przepływach turbulentnych wynosi 1. Wiąże się to z założeniem równomiernego rozkładu prędkości i może być obarczone błędem tym większym, im mniejsza jest turbulencja przepływu. Brak jest w literaturze bezpośredniej zależności współczynnika Coriolisa od liczby Reynoldsa, która dotyczyłaby szerszego zakresu przepływów, obejmującego także strefę przejściową, w obrębie której różnice pomiędzy równomiernym i rzeczywistym rozkładem prędkości przepływu mogą być największe.

EN

The Coriolis coefficient value for turbulent flows that is most frequently reported in engineering-oriented literature equals 1. This is attributable to the assumption of the uniform velocity distribution and can be burdened with error (the bigger, the lesser the turbulence in flow). As yet, the direct dependence of the Coriolis coefficient and the Reynolds number that would apply to a wider range of flows (including the transition zone where the differences between uniform and real velocity distribution can be the greatest) has received no attention in the literature.

9

Model przepływu nieustalonego z kawitacją w przewodach ciśnieniowych

Urbanowicz K.

Modelowanie Inżynierskie

|

2007

|

T. 3, nr 34

135-142

PL

W pracy przedstawiony został model kawitacji pęcherzykowej, w którym uwzględniono zmienną prędkość propagacji fali ciśnienia. Model wyjściowy jest układem równań różniczkowych cząstkowych, składającym się z równania ruchu i ciągłości. Równania te wyprowadzone zostały dla jednorodnej mieszaniny cieczy i jej pary. W celu rozwiązania tego układu wykorzystano metodę charakterystyk. Wprowadzenie do tego rozwiązania prędkości propagacji fali ciśnienia, będącej funkcją stężenia fazy ciekłej, zamiast stosowania jej wartości stałej, spowodowało znaczną komplikację rozwiązania i konieczność wykorzystywania interpolacji. Otrzymane rozwiązanie jest bowiem układem dziesięciu równań nieliniowych, z których szukane parametry przepływu można wyznaczyć jedynie metodami numerycznymi.

EN

The paper presents a model of bubble cavitation which takes into consideration a variable wave speed of pressure propagation. The exit model is a partial differential set of two equations including the equation of motion and continuity. They have been derived for a homogeneous mixture of liquid and its vapour. The method of characteristics was used to solve the set of partial differential equations. Inserting into these results a wave speed which is a function of volumetric fraction instead of using a constant value resulted in a complication of solution and made the researches use the method of interpolation. Because the solution is a set of ten equations with variables confounding, it can only be solved with numerical methods.

10

Determination of the local overall heat transfer coefficient on plastic tube walls

Rup K.

Archives of Thermodynamics

|

2003

|

Vol. 24, no 4

67-85

EN

The paper describes determination, by means of theoretical and experimental methods of local overall heat transfer coefficients on a cylindrical partition. Such partition consists of the tube wall made of plastic or alloy steel. In the experiments, the flow of cooled liquid (denatured alcohol) was characterized by Reynolds numbers from the range 3000 < Re < 20000. Water or air was flowing in countercurrent manner on the external tube surface. A mathematical model of momentum and heat exchange processes in the inlet zone of the tube was been elaborated, which considers the thermal boundary condition on the external surface of the tube taken from experiments. To compare the achieved findings, the corresponding experimental results published in the literature are cited. Such comparison shows a good compatibility.

11

One-equation turbulence model solution of developed pipe flow

Tesar V.

Zeszyty Naukowe. Mechanika / Akademia Techniczno-Rolnicza w Bydgoszczy

|

2002

|

Z. 53(241)

243-254

EN

Flow in constant cross section circular pipe is one of the basic shear flows. Somewhat surprisingly, considering the importance in engineering and the relative simplicity (no advective terms in the equations for the fully developed flow), no exact solution of the flowfield equations has been know until recently for the turbulent flow (as opposed to the well known Poiseuille solution for the laminar case). In 1994, the present author derived a closed form analytic solution using algebraic mixing-length model of turbulence. This remarkable result is unfortunately limited by the well-known weakness of the algebraic model: not taking into account the spatial transport of turbulence. As a result, the analytic solution fails in the paraxial region, where the transported turbulence dominates. The present paper improves upon the previous result by using a more advanced model of turbulence. No analytic solution has been known so far and the derived system of equations is here solved numerically - the earlier algebraic-model analytic solution serving as the wall functions, better than the usual logarithmic-law expressions. The present results provide a very instructive insight into various effects encountered in turbulence and taking of the same into account by progressively mode advanced turbulence modelling.

PL

Zagadnienie przepływu burzliwego jest bardzo złożone. Praktycznie pola przepływu są najczęściej rozwiązywane w sposób przybliżony numerycznie. Określono równania różniczkowe opisujące przepływ. Następnie wprowadzono współrzędne bezwymiarowe. Wyniki pokazano na wykresach. Metodą numeryczną określono bezwymiarowe turbulencję energii przepływu cieczy w rurze.

12

CFD-simulation and installation effects for ultrasonic flow meters in pipes with bends

Hallanger A., Froysa K. E., Lunde P.

International Journal of Applied Mechanics and Engineering

|

2002

|

Vol. 7, no 1

33-64

EN

Multipath ultrasonic transit time flow meters (USM) represent an alternative to conventional meters for fiscal gas flow measurement. When the meter is installed close to bend(s), the flow profile can be quite complex, with asymmetric axial and transversal flow profiles. To investigate the accuracy of the measurement in such situations, computational fluid dynamic (CFD) simulations of 3D flow in various bend configurations have been carried out with the finite volume CFD-code MUSIC-2.0. Simulations are compared with measurements in straight pipes of fully developed and rotating flows over a range of Reynolds numbers as well as data for one- and two-bend pipes. The question of grid independence is addressed, as well as the accuracy of the turbulence model. Calculated flow profiles are used as input to the USM uncertainty model GARUSO. The robustness of the USM towards the Reynolds number, bend types, inlet flow profiles, meter orientation and installation length from the last bend is investigated.

13

On the unsteady unidirectional flows due to sudden application of a pressure gradient

Erdogan M. E.

International Journal of Applied Mechanics and Engineering

|

2001

|

Vol. 6, no 2

345-368

EN

Some properties of unsteady unidirectional flows of viscous fluids are discussed for flows impulsively started from rest by a constant pressure gradient in the direction of the flow. Three illustrative examples are given. The first example is the unsteady Poiseuille flow, the second is the unsteady generalized Couette flow and the third is the unsteady flow in a circular pipe. It is found that the expressions of the quantities such as velocity, flux and skin friction are in series forms which may be rapidly convergent for large values of the dimensionless time but slowly convergent for small values of the dimensionless time or vice versa. It is shown that if their expressions can be found for one of large values of the dimensionless time or small values of the dimensionless time, these expressions can also be used for the other.