Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Three dimensional MHD Casson fluid flow over a stretching surface with variable thermal conductivity

Ganga B., Charles S., Abdul Hakeem A. K., Nadeem S.

Journal of Applied Mathematics and Computational Mechanics

|

2021

|

Vol. 20, nr 1

25--36

EN

The three-dimensional magnetohydrodynamic (MHD) boundary layer flow of a Casson fluid over a stretching surface set into a porous medium with variable thermal conductivity and heat generation/absorption has been researched. Conservation laws of mass, momentum and energy are changed into ordinary differential equations, which are numerically dealt with by applying the fourth order Runge-Kutta integration scheme in relationship with shooting procedure. The dimensionless velocity, temperature, skin friction coefficient and the local Nusselt number inside the boundary layer are processed and examined through tables and illustrations for various physical parameters. The numerical outcomes obtained for the specific case are sensible in great concurrence with the existing results. Results indicate that momentum boundary layer reduces for the Hartman number and Casson fluid parameter. Temperature is found as an enlightened function for the heat generation and thermal conductivity parameter.

2

Wpływ wzajemnego położenia kierownic na sprawność i pole przepływu dwustopniowej turbiny

Smolny A

Zeszyty Naukowe. Rozprawy Naukowe / Politechnika Łódzka

|

2012

|

Z. 428

1--247

PL

Przedstawione w pracy badania zjawiska clockingu zrealizowano w Instytucie Maszyn Przepływowych Politechniki Łódzkiej na stanowisku badawczym dwustopniowej turbiny modelowej. W wieńcach wirnikowych użyto geometrii z rzeczywistej turbiny parowej, a samą turbinę zmodyfikowano dla wymaganego zakresu badań przepływowych. Koncepcja clockingu jest atrakcyjną metodą podwyższenia sprawności wielostopniowej maszyny przepływowej, np. dwustopniowej turbiny. Oznacza ona, że sprawność turbiny, przy takiej samej liczbie łopatek w kierownicach lub w wirnikach, będzie zależała od wzajemnego położenia wieńców kierownic (clocking kierownic) lub od wzajemnego położenia wieńców wirnikowych (clocking wirników). Ustawiając optymalne po obwodzie położenie wieńców kierownic lub wirników lub też kierownic i wirników (total clocking) można zmniejszyć straty w turbinie i zwiększyć jej sprawność. Potencjalny zysk związany ze zjawiskiem clockingu może być wykorzystany również w wielu innych obszarach. Optymalne ustawienie wieńców kierowniczych i wirujących może prowadzić do spadku temperatury łopatek wirnika, zmniejszenia drgań maszyny, zmniejszenia jej hałasu, rozszerzenia zakresu stabilnej pracy, itp. W szczególności zjawisko clockingu wpływa na straty w turbinie. W przypadku clockingu kierownic w dwustopniowej turbinie w pierwszym stopniu aerodynamiczna interakcja kierownicy z wirnikiem powoduje zróżnicowanie przepływu na obwodzie za pierwszym wirnikiem zgodnie z podziałką kierownicy. Potencjał clockingu zależy od możliwości wykorzystania tego zróżnicowania przepływu dla poprawienia parametrów przepływu w turbinie, a w szczególności do zmniejszenia strat w warstwach przyściennych rozwijających się na łopatkach wieńców.. Należy podkreślić, że mechanizm clockingu kierownic czy wirników nie jest jeszcze w pełni zrozumiany, co wynika ze złożoności zjawisk niestacjonarnych w wielostopniowych maszynach przepływowych. W pracy przedstawiono wyniki badań eksperymentalnych i obliczeniowych wpływu clockingu kierownic na pole przepływu i sprawność dwustopniowej turbiny. Do badań wybrano specjalną geometrię turbiny, w której poprzez przyjęcie odpowiedniego stosunku liczby łopatek w kierownicach do liczby łopatek w wirnikach zintensyfikowano oddziaływanie clockingu kierownic na pole przepływu w kanałach wirnikowych. Układ zasilania zapewnił bardzo stabilne warunki na wlocie do turbiny, co dało możliwość identyfikacji oddziaływań przepływu niestacjonarnego oraz badań wpływu wzajemnego ustawienia kierownic na sprawność turbiny. W ramach pracy rozbudowano i przetestowano system pomiarowy dla identyfikacji efektów zjawisk związanych z clockingiem kierownic. System ten umożliwił pomiary zewnętrznych charakterystyk przepływu z bardzo dużą precyzją, co było niezbędne dla zbadania wpływu clockingu na sprawność turbiny. Obliczenia przepływu wykonano komercyjnym kodem obliczeniowym rozwiązującym 3D równania Naviera-Stokesa. Obliczenia wykonano metodą „frozen -rotor” dla przepływu stacjonarnego. W ramach pracy zidentyfikowano niejednorodny obwodowo przepływ za pierwszym wirnikiem. Określono jego wpływ na straty w warstwach przyściennych rozwijających się na łopatkach drugiej kierownicy i w drugim wirniku. Oszacowanie zmian strat w warstwach przyściennych wykonano przy pomocy prostej metody obliczania strat na podstawie prędkości opływu łopatki wyznaczonej z obliczonego (wirniki) lub pomierzonego (kierownice) rozkładu ciśnienia na łopatkach. Przeprowadzono również badania warstwy przyściennej przy pomocy przyklejanych do ścianki łopatki drugiej kierownicy przetworników termoane-mometrycznych. Określono lokalny wpływ clockingu kierownic na warstwę przyścienną. Skorelowano badania strat w warstwie z rozkładem zmian turbulencji w warstwie wywołanej oddziaływaniem śladu z pierwszej kierownicy. Ustalono, że maksymalne straty w warstwie przyściennej związane są z napływem na profil drugiej kierownicy strugi o największej prędkości z równoczesnym oddziaływaniem turbulencji śladu na stronie ssącej łopatki. Wykonano modyfikację pierwszej kierownicy zamieniając łopatki cylindryczne na krzywoliniowe. Celem tego etapu badań było zbadanie wpływu zmian kształtu śladu załopatkowego na sprawność i clocking kierownic badanej turbiny. Sprawność turbiny wzrosła o 0.5% w stosunku do turbiny z pierwszą kierownicą z łopatkami cylindrycznymi. Clocking kierownic wzmocnił oddziaływanie śladów, a osłabił oddziaływanie przepływu wtórnego przy wewnętrznym obrzeżu w drugim stopniu turbiny. Zmiany sprawności turbiny zależą od możliwości wykorzystania zjawiska clockingu na całej wysokości kanału łopatkowego do redukcji strat w turbinie. Stąd wniosek, że badania zjawiska clockingu są bardzo ważne dla ulepszenia metod obliczeniowych, które będą zastosowane do projektowania stopni turbin następnej generacji, w których interakcja wewnętrznych struktur przepływu będzie wykorzystana do redukcji strat i podwyższenia sprawności turbiny. Realizacja projektu pozwoliła zebrać obszerny materiał z badań eksperymentalnych i numerycznych dotyczący złożonych zjawisk w niestacjonarnym przepływie trójwymiarowym. Materiał ten pozwoli lepiej rozumieć zjawiska związane z aerodynamiczną interakcją wieńców stacjonarnych - kierownic i wirujących - wirników w wielostopniowych maszynach przepływowych i dalej doskonalić metody ich obliczeń dla pozytywnego wykorzystania tych efektów do podniesienia sprawności wielostopniowych osiowych maszyn przepływowych.

EN

The investigations presented herein were conducted at the Institute of Turbomachinery, Technical University of Lodz, Poland on a two-stage low-pressure industrially relevant turbine configuration. The objective of this work was to study stator clocking mechanism to improve aerodynamic efficiency of the turbine. When the neighbouring stators or rotors of a turbine have equal number of vanes/blades, the turbine efficiency can be affected by changing the relative circumferential positions of these vane/blade rows. Finding an optimal relative circumferential position of stators and rotors in a multistage axial turbine is the subject of extensive investigations in the last decade. An optimal clocking position of stators and rotors in a multistage turbine aims to maximize the overall efficiency of the turbine. Experimental findings could show the effect of clocking on turbine efficiency, however the level of variation is not yet clear. The two stage turbine was especially designed for this investigation of the stator clocking mechanism. The design, the manufacturing of the turbine was one significant task of this work. The supply system to the turbine maintains very stable conditions at the inlet, which, aside of the basic researches, allowed for identification of unsteady flow effects on turbine performance and investigations of the airfoil clocking. Within the frames of the present project, a measurement system for identification of unsteady phenomena effects, especially of the reciprocal influence of stators (clocking effect) has been developed. The system made it possible to measure overall parameters of flow characteristics with high precision, which is indispensable in the investigations of phenomena related to unsteady structures, for instance those occurring in boundary layers and near end walls. It is of key importance for the turbine efficiency measurement. Due to the low aspect ratio of the turbine stator vanes secondary flow structures dominate particularly at the hub at the exit of the second stator and rotor. At the exit of the first rotor the interaction region of stator and rotor wakes and secondary flows clearly appears periodically with the stator vane pitch at a fixed location in the stationary frame of reference. By changing the circumferential position of the first stator row relative to the second one, the location of this interaction region can be adjusted relative to the leading edge of the second stator. The investigations were aimed at collecting data for modeling the interactions between above-mentioned the interaction region and boundary layers developed on the second stator vanes versus relative positions of turbine stators (clocking). However, the high three-dimensionality of the flow induced by secondary vortex and wake interactions causes only minor changes of loss over vane span in the second stator and high, but local, in the second rotor versus stator clocking. In result, the local span-wise efficiency variation versus the stator clocking could be out of phase in the radial direction. Therefore, the overall change of the turbine efficiency for nominal speed was found to be only marginal. Some potential of reducing losses in boundary layers and secondary flows was found as a beneficial effect of stator clocking. At this point it has to be pointed out that this rather small effect on the turbine efficiency is characteristic for the tested turbine geometry, which was designed using classical steady calculation method with „mixing plane” approach. It must not lead to a general conclusion, that clocking has a minor influence on efficiency. During the project, the numerical modeling applying a commercial code three-dimensional Navier-Stokes calculations of the flow, especially of profile pressure distribution on the first and second stators and rotors profiles, was conducted. In this case of the stationary simulations the „frozen rotor” interface between stationary and rotational domains was applied. Steady numerical approaches approximate the real flow in turbines, but unfortunately they neglect some aspects of real flow physics. However, it allows rather correct prediction of static blade pressure distribution versus clocking which was a base for boundary layer losses calculation. In this work a novel method was investigated that allows to estimate change of boundary layer and secondary flow losses versus clocking position basing on vane pressure measurements and calculations. The modified bowed vanes in the first stator were applied to provide a better insight into the first-stator wake-shape interaction versus stator clocking. Measurements and computations clearly show that this modification is effective and the flow field is significantly modified in the hub region of the second stator. The aerodynamic performance of the modified turbine has been improved of about 0.5 % due to the enhanced flow control in the second stator and lower interaction between vortical structures of the first and second stators. This clocking strategies give slightly higher benefit, which is a result stronger of the first stator wake interaction with the downstream stator row. The clocking of the first stator blade row does not affect the time-averaged flow profiles of the first stage, but clearly influences the circumferential positions of low-pressure region behind the first rotor. The strength of those effects is related to vane/blade loading of the downstream rows and have a potential to influence the formation of wake and secondary flow structures in the downstream blade rows. The current study has demonstrated that the evaluation of overall potential clocking effect requires the consideration of loss changes in all blade/vane rows of the turbine. The research work intends to shed further light on the issue of vane/blade loss changes versus clocking by investigations of the time-averaged static pressure distributions on the turbine profile.

3

Zastosowania termoanemometrów dwuwłóknowych do pomiarów prędkości przepływów turbulentnych

Błazik-Borowa E, Bęc J, Lipecki T, Szulej J

Fizyka Budowli w Teorii i Praktyce

|

2011

|

T. 6, nr 1

11--16

PL

W pracy przedstawiono metodę wykorzystania pomiarów termoanemometrami dwuwłókowymi do wyznaczenia takich parametrów przepływu płaskiego w tunelu aerodynamiczny, jak składowe prędkości i ich fluktuacje, energię kinetyczną turbulencji oraz gęstości widmowe mocy. Termoanemometry dwuwłókowe w znacznie bardziej ograniczonym zakresie, ale mogą być także wykorzystane do pomiarów składowych średnich prędkości w przepływie przestrzennym, co zostanie również przedstawione w pracy.

EN

The method for the X hot-wire anemometer measurements in obtaining of such parameters of planar flows in the wind tunnel as wind speed components and their fluctuation, turbulence kinetic energy and power spectral density function. X hotwire anemometer may be used for measurements of mean wind speeds in spatial flows, but in a very limited range, which has been presented in the paper.

4

On three dimensional free convection Couette flow with transpiration cooling and temperature jump boundary conditions

Jain N. C., Sharma B.

International Journal of Applied Mechanics and Engineering

|

2009

|

Vol. 14, no 3

715-732

EN

A study of the temperature jump boundary condition is made on a three dimensional free convection flow between two vertical parallel porous flat plates. At the stationary plate there is a transverse sinusoidal injection and its corresponding removal is at the other plate. Using series expansion, the expressions for velocity and temperature distributions, the skin friction and rate of heat transfer are obtained. It is observed that an increase in the jump temperature increases the Nusselt number at the stationary plate.

5

On Vertical Variations of Wave-Induced Radiation Stress Tensor

Chybicki W.

Archives of Hydro-Engineering and Environmental Mechanics

|

2008

|

Vol. 55, nr 3-4

83-93

EN

The flux of momentum generated by an incident wave field, commonly known as the radiation stress, plays an important role in near-shore water circulation. Many researchers use the concept of radiation stress in the calculation of cross-shore and long-shore circulation. In this paper, the traditional concept is extended to the case of vertical variation of radiation stress, and analitycal expressions for the vertical profile of radiation stress are derived. The distributions of the wave-induced radiation stress tensor with depth are studied by linear wave theory. The application of radiation stress with vertical variation is expected to play an important role in further studies of the near-shore system. Information regarding the vertical distribution of the radiation stress components ( and ) resulting from obliquely incident, shoaling waves is provided. The results show that the vertical variations of the wave-induced radiation stress tensor are significant as regards of wave propagation.

6

Stereoscopic particle image velocimetry for application in three-dimensional flow within a spiral vortex pulsatile blood pump

Yagi T., Yang W., Ishikawa D., Iwasaki K., Umezu M.

Biocybernetics and Biomedical Engineering

|

2006

|

Vol. 26, no. 2

53-62

EN

There is currently no multidimensional flow diagnostic tool developed which is capable of elucidating 3D complex flow structures in pulsatile ventricular assist devices (VAD). According to recent clinical reports, most VAD may have a persistent risk of thromboembolism even in administration of systematic medical therapy. The present study, therefore, aims to demonstrate the applicability of Stereoscopic ParticIe Image Velocimetry (SPIV) for characterizing highly 3D complex flows within a pulsatile blood pump. SPIV measurements were carried out within a Spiral Vortex pulsatile blood pump (SV pump). In order to assess the measurement accuracy, the results were compared with those obtained with Laser Doppler Anemometry (LDA). In experiments, a full-scale Perspex model of the SV pump was employed. A Newtonian blood-analog fluid was used with the approximately same refractive index as the Perspex. A flow rate was set at 8.3 L/min (Re=2500) under steady conditions. SPIV measurements revealed 3D complex flow characteristics of a steady swirling flow generated within a conical housing. The flow, similar to a model of Rankine vortex, exhibited intricate natures in a three-dimensional manner, particularly in a core region at the swirling center and in the immediate downstream of inlet flow. In measurement comparisons, the results of SPIV measurements were in agreement with those from LDA. These results successfully demonstrated the viability as well as the efficacy of SPIV measurement in investigating 3D complex flows within the SV pump.

7

The effects of lean and sweep on transonic fan performance a computational study

Denton J. D.

TASK Quarterly : scientific bulletin of Academic Computer Centre in Gdansk

|

2002

|

Vol. 6, No 1

7-23

EN

The aerodynamics of transonic fans is discussed with emphasis on the use of three-dimensional design techniques, such as blade sweep and lean, to improve their performance. In order to study the interaction of these 3D features with the shock pattern a series of five different designs is produced and analysed by CFD. It is found that the 3D features have remarkably little effect on the shock pattern near the tip where the shock must remain perpendicular to the casing. Lower down the blade significant shock sweep, and hence reduced shock loss, can be induced by 3D design but this is usually at the expense of reduced stall margin and increased loss elsewhere along the blade span. Overall, very little change in efficiency is produced by blade sweep or lean. However, forwards lean of the rotor does produce a small increase in mass flow. Radial migration of the boundary fluid on the suction surface behind the shock is shown to play a large part in the aerodynamics near the blade tip.

8

Three dimensional flow and heat transfer through a porous medium

Chaudhary R. C., Chand T.

International Journal of Applied Mechanics and Engineering

|

2002

|

Vol. 7, no 4

1141-1156

EN

The effect of permeability on the heat transfer and the flow through a highly porous medium bounded by an infinite porous surface is investigated. The periodic transverse suction velocity is applied to the surface due to which the flow becomes three-dimensional. The surface is kept at oscillating wall temperature. Analytical expressions for velocity, temperature, skin friction and rate of heat transfer are obtained. The important characteristics of the problem, the skin friction and the rate of heat transfer are discussed in detail with the help of graphs and tables.

9

Calculations of the condensing water steam flows in turbine blade cascades

Wróblewski W.

Turbulence : international journal

|

2000

|

Vol. 6-7

209-223

EN

This paper describes modelling of two- and three-dimensional flows with homogeneous condensation. It needs a simultaneous solution of a differential governing equations (continuity, momentum and energy- equations) and differential equation of condensate formation. It was assumed that flow is inviscid, the velocity slip between the vapour and liquid droplets is neglected. The formation of the liquid phase is calculated using classical nucleation theory. Superheated and subcooled steam parameters are computed from a virial non-linear equation of state. The influence of correction methods and droplet growth models is discussed. The finite volume cell centred calculation method is used. The solution procedure is based on the upwind Godunov-type scheme adapted to the real gas problems. Presented algorithm is capable to investigate unsteady condensation phenomena in the flow. The computational results of the two-phase flow modelling with condensation through a turbine cascade are presented. For the turbine stator of the steam turbine the 3-D flow structure is described.

10

Zastosowanie metody brzegowych równań całkowych do wyznaczania przepływów przestrzennych. Wyznaczanie opływu elipsoidy obrotowej

Sorko S. A.

Zeszyty Naukowe Politechniki Białostockiej. Mechanika

|

1998

|

Z. 20

291-310