Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Application of the ASTM D5470 standard test method for thermal conductivity measurements of high thermal conductive materials

Buliński Z., Pawlak S., Krysiński T., Adamczyk W., Białecki R.

Journal of Achievements in Materials and Manufacturing Engineering

|

2019

|

Vol. 95, nr 2

57--63

EN

Purpose: The purpose of the present study was to demonstrate the procedure for determining the thermal conductivity of a solid material with relatively high thermal conductivity, using an original self-designed apparatus. Design/methodology/approach: The thermal conductivity measurements have been performed according to the ASTM D5470 standard. The thermal conductivity was calculated from the recorded temperature values in steady-state heat transfer conditions and determined heat flux. Findings: It has been found from the obtained experimental results that the applied standard test method, which was initially introduced for thermal conductivity measurements of thermal interface materials (TIMs), is also suitable for materials with high thermal conductivity, giving reliable results. Research limitations/implications: The ASTM D5470 standard test method for measurement of thermal conductivity usually gives poor results for high conductive materials having thermal conductivity above 100 W/mK, due to problems with measuring heat flux and temperature drop across the investigated sample with reasonably high accuracy. Practical implications: The results obtained for the tested material show that the presented standard test method can also be used for materials with high thermal conductivity, which is of importance either for the industrial or laboratory applications. Originality/value: The thermal conductivity measurements have been carried out using an original self-designed apparatus, which was developed for testing broad range of engineering materials with high accuracy.

2

An experimental and numerical analysis of temperature and velocity field in PM BLDC motor

Melka B., Smolka J., Buliński Z., Ryfa A., Hetmanczyk J.

Przegląd Elektrotechniczny

|

2016

|

R. 92, nr 3

92--95

EN

In this paper, a validated numerical model was introduced to determine the temperature and velocity fields outside the electric motor. The analysed object was a brushless permanent magnet motor (PM BLDC) having a rated power of 431 W with neodymium permanent magnets located on the rotor. The temperature and velocity measurements were conducted using thermocouples and constant-temperature anemometers. The numerical model covered the investigated motor and the same unit working as a generator and the air volume around them in order to improve the heat dissipation conditions. The numerical results show a satisfactory agreement with the values obtained during the measurements.

PL

W pracy przedstawiono zwalidowany eksperymentalnie model numeryczny do wyznaczenia pola temperatury oraz prędkości na obudowie oraz wokół bezszczotkowego silnika elektrycznego małej mocy. Pomiary temperatury i prędkości przeprowadzono na stanowisku badawczym za pomocą termopar oraz anemometrów stałotemperaturowych i posłużyły one do walidacji modelu. Model numeryczny obejmował silnik wraz z obciążającą go prądnicą oraz bryłę powietrza wokół obu maszyn w celu dokładniejszego odwzorowania warunków wymiany ciepła. Wyniki otrzymane z modelu numerycznego wykazały satysfakcjonującą zgodność z wartościami otrzymanymi podczas pomiaru.

3

Eksperymentalna i numeryczna analiza pola temperatury i prędkości w bezszczotkowych silnikach prądu stałego o różnych prędkościach obrotowych

Melka B., Smołka J., Buliński Z., Ryfa A., Hetmańczyk J.

Zeszyty Naukowe. Elektryka / Politechnika Łódzka

|

2015

|

z. 126

109--116

PL

W pracy przedstawiono zwalidowany eksperymentalnie model numeryczny do wyznaczenia pola temperatury oraz prędkości wokół bezszczotkowego silnika elektrycznego małej mocy. Pomiary temperatury i prędkości przeprowadzono za pomocą termopar oraz anemometrów stałotemperaturowych. Model numeryczny obejmował silnik wraz z obciążającą go prądnicą oraz bryłę powietrza wokół obu maszyn w celu dokładniejszego odwzorowania warunków wymiany ciepła. Wyniki otrzymane z modelu numerycznego wykazały satysfakcjonującą zgodność z wartościami otrzymanymi podczas pomiaru.

EN

In the paper, a validated numerical model was introduced to determine the temperature and velocity fields outside the electric motor. The analysed object was a brushless permanent magnet motor (PM BLDC) having a rated power of 431 W with neodymium permanent magnets located on the rotor. The temperature and velocity measurements were conducted using thermocouples and constant-temperature anemometers. Numerical model covered the motor with its loading as a generator and the air volume around them in order to improve the heat dissipation conditions. The numerical result show a satisfactory agreement with the values obtained during measurements.

4

Mathematical modelling of heat transport in a section of human forearm

Nowakowska O., Buliński Z.

Computer Assisted Methods in Engineering and Science

|

2015

|

Vol. 22, no. 4

347--363

EN

The paper presents numerical analysis of heat transfer in the human forearm and influence of its internal structure on the temperature distribution inside. For this purpose three geometrical models of a human forearm were developed: model containing continuous muscle tissue only, model in which muscle tissue and bones were considered and model which contained muscle tissue bones and main blood vessels. In those models heat transfer in the muscle tissues and bones were described by Pennes bioheat equation, while for blood flowing through main vessels (artery and vein) full set of governing equations were solved. Moreover, simplified one-dimensional description of skin was developed in order to reduce model complexity. Results obtained with all models were confronted against each other to reveal influence of the main blood vessels on the temperature distribution in a forearm.

5

A CFD analysis of different human breathing models and its influence on spatial distribution of indoor air parameters

Bulińska A., Buliński Z.

Computer Assisted Methods in Engineering and Science

|

2015

|

Vol. 22, no. 3

213--227

EN

The computational fluid dynamics (CFD) analysis of the indoor environment in buildings requires numerical modelling of a human being (computer simulated person – CSP). There are two crucial aspects in developing reliable CSP models: the CSP geometry and the breathing model. This paper focuses on the analysis of different breathing models for application in the CFD modelling. Three breathing models were analysed: first model was restricted to constant exhalation, second model, the so-called full breathing, included constant rate inhalation, constant rate exhalation and pause period, and in the third model temporal variation of flow rate was represented by sinusoidal function. The main findings from this work show that all three models compared with experimental data gave reliable results. The spatial distribution of CO2 concentration and velocity showed only small differences among the models in the vicinity of the mouth and above the person. It was shown that a simplified constant exhalation model can be effectively used for the CFD analysis of the indoor air quality (IAQ). However, a detailed simulation of micro-environment in the room and transport of contaminants should include complete breathing.

6

Numerical modeling and preliminary validation of drag-based vertical axis wind turbine

Krysiński T., Buliński Z., Nowak A. J.

Archives of Thermodynamics

|

2015

|

Vol. 36, no. 1

19--38

EN

The main purpose of this article is to verify and validate the mathematical description of the airflow around a wind turbine with vertical axis of rotation, which could be considered as representative for this type of devices. Mathematical modeling of the airflow around wind turbines in particular those with the vertical axis is a problematic matter due to the complex nature of this highly swirled flow. Moreover, it is turbulent flow accompanied by a rotation of the rotor and the dynamic boundary layer separation. In such conditions, the key aspects of the mathematical model are accurate turbulence description, definition of circular motion as well as accompanying effects like centrifugal force or the Coriolis force and parameters of spatial and temporal discretization. The paper presents the impact of the different simulation parameters on the obtained results of the wind turbine simulation. Analysed models have been validated against experimental data published in the literature.

7

Model numeryczny sprzężonych procesów cieplnych występujących w zamkniętym stacjonarnym polu z generacją ciepła

Ryfa A., Smołka J., Buliński Z., Będkowski M.

Zeszyty Naukowe Politechniki Rzeszowskiej. Mechanika

|

2014

|

z. 86 [290], nr 3

433--440

PL

W pracy opisano sprzężony trójwymiarowy model matematyczny wymiany ciepła w szafach elektrycznych. Model obejmuje generację ciepła na skutek przepływu prądu elektrycznego, promieniowanie cieplne (wewnątrz i na zewnątrz szafy), konwekcję naturalną oraz przewodzenie ciepła w elementach przewodzących i konstrukcyjnych wewnątrz szafy. W opisywanym modelu pola elektromagnetyczne i cieplno-przepływowe są dwustronnie sprzężone, co oznacza, że rozwiązywane są iteracyjnie. Takie podejście wymaga wzajemnej wymiany danych między modelami składowymi, ale pozwala na uzyskanie dokładnego rozwiązania. Opracowany model został użyty do symulacji pola temperatury w laboratoryjnej rozdzielnicy elektrycznej zasilanej prądem zmiennym. Model został zwalidowany za pomocą pomiarów temperatury dla różnych poziomów temperatur.

EN

The paper deals with a coupled 3-D mathematical model of heat transfer in an electrical switchbox. The model encompasses heat generation due to electric current flow, radiation (internal and external), natural convection and thermal conduction in conductive and constructional elements inside the switchbox. In the developed model, the electromagnetic and thermal-fluid fields are bilateral coupled. It means that solution is iterative. Such an approach requires both the electromagnetic and fluid flow model to be solved iteratively because of the data transfer between them. The proposed model was used for the simulation of the temperature field in the electric switchbox powered with an alternative current. the model was validated using temperature measurements for several temperature values.

8

Optymalizacja konstrukcji laboratoryjnej suszarki o naturalnym obiegu powietrza za pomocą zweryfikowanej eksperymentalnie analizy CFD

Smołka J., Buliński Z., Nowak A. J.

Przegląd Mechaniczny

|

2013

|

nr 7-8

24--34

PL

W artykule opisano model numerycznej mechaniki płynów oraz zaprezentowano badania eksperymentalne procesów cieplno-przepływowych w cieplarce o naturalnym obiegu powietrza. Analizowane urządzenie służy do przechowywania próbek laboratoryjnych i produktów w wysokiej, stałej i przestrzennie wyrównanej temperaturze. W celu określenia danych do sformułowanego modelu matematycznego, wykonano szereg pomiarów prowadzących do wyznaczenia warunków brzegowych na powierzchni grzałek oraz emisyjności wewnętrznych i zewnętrznych powierzchni obudowy koniecznych do określenia radiacyjnych strumienia ciepła. Ponadto do walidacji modelu wykonano pomiary przestrzennego pola temperatury i prędkości za pomocą zestawu termopar i techniki Particie Image Velocimetry. Na podstawie wyników uzyskanych z modelu, zaproponowano i opracowano procedurę optymalizacyjną położenia grzałek i otworów nawiewnych w komorze urządzenia. Zoptymalizowane elementy pozwoliły na uzyskanie znacznie poprawionych równomierności pola temperatury w komorze przechowywania urządzania.

EN

This paper discusses a 3-D Computational Fluid Dynamics (CFD) model and presents experimental analysis of the flow and thermal processes within a laboratory heating oven with a natural air circulation. This device is used to store laboratory samples and products at a high, constant and spatially uniform temperature. To formulate the mathematical model, a number of experiments were carried out to determine the temperature boundary conditions along the U-shaped heaters and the emissivity of the internal and external walls to determine the radiative heat fluxes. In addition, to validate the spatial temperature and velocity fields in the storage chamber and on the external oven walls, a set of thermocouples and Particie Image Velocimetry (PIV) were employed. Based on the results of the model, two optimisation procedures are performed to position optimally the electric heater and air distribution gaps using simplified geometries of the device. The optimised solutions show a substantial improvement in the uniformity of the temperature field in the storage chamber.

9

Mathematical modelling of utilization waste gases from industrial furnaces

Rusinowski H., Milejski A., Buliński Z.

Mechanics and Control

|

2013

|

Vol. 32, no. 4

164--170

EN

Combustible waste gases are by-products of many technological processes. They vary in their calorific value and are used to decrease the usage of gases whose calorific value is higher. Coke oven gas from the coking process and process gases from an electric furnace in a copper plant are examples of such gases. Composition and calorific value of coke oven gas depend on coking parameters as well as on the type and quality of coal. The most common process where the coke oven gas is used is the process of heating combustion air in a heat regenerator. The gases from the electric furnace (due to low calorific value) require post combustion at the beginning of their disposal process. The paper addresses mathematical modelling of a coke oven battery regenerator as well as mathematical modelling of post combustion and cooling the electric furnace process gases. The regenerator mathematical model was elaborated for the simplified geometry of a real object making the assumptions for the heat transfer equations. The post combustion and cooling processes of the electric furnace gases are modelled with the aid of the Ansys software. This software was used for both elaborate simplified geometry of the analysed object and carry out the simulations. Mathematical description of occurring processes includes in this case combustion, turbulence and heat transfer.

PL

W wielu procesach technologicznych produktem ubocznym są palne gazy technologiczne o zróżnicowanej wartości opałowej. Gazy te wykorzystuje się w instalacjach przemysłowych, zmniejszając zużycie paliw wysokokalorycznych. Do tego typu gazów należy gaz koksowniczy będący produktem ubocznym w procesie koksowania oraz niskokaloryczny gaz z pieca elektrycznego w hutnictwie miedzi. Skład i wartość opałowa gazu koksowniczego zależą od parametrów procesu koksowania oraz typu i jakości węgla. Podstawowym procesem jego wykorzystania jest regenerator ciepła służący do podgrzewania powietrza do spalania. Gaz technologiczny z pieca elektrycznego z uwagi na niską wartość opałową wymaga dopalenia przed jego wykorzystaniem. W artykule przedstawiono modelowanie matematyczne regeneratorów baterii koksowniczej oraz modelowanie dopalania i schładzania gazu technologicznego z pieca elektrycznego. Model matematyczny regeneratora opracowano, dokonując uproszczeń rzeczywistej geometrii przy założeniach upraszczających i rozwiązując układ równań przepływu ciepła. Dla modelowania matematycznego dopalania i schładzania gazów z pieca elektrycznego opracowano uproszczoną geometrię obliczeniową i przeprowadzono obliczenia symulacyjne przy wykorzystaniu pakietu oprogramowania Ansys. Opis matematyczny zachodzących procesów obejmuje w tym przypadku spalanie, turbulencje i wymianę ciepła.

10

Cieplno-elektromagnetyczna analiza numeryczna pracy rozdzielnicy elektrycznej niskiego napięcia

Będkowski M, Smolka J., Banasiak K., Buliński Z., Nowak A., Tomanek T., Wajda A.

Elektroinstalator

|

2013

|

nr 9

6--10

PL

Postęp technologiczny wymaga od inżynierów projektowania niezawodnych rozdzielnic elektrycznych, które spełniają coraz wyższe oczekiwania odbiorców. W związku z tym konieczne jest stosowanie coraz bardziej zaawansowanych narzędzi projektowych. W przedstawionym artykule zaprezentowano model numeryczny sprzężonych zjawisk cieplno-elektromagnetycznych występujących w tego typu urządzeniach.

11

Numerical simulation of single phase flow in a flotation machine

Szczygieł I., Fic A., Sachajdak A., Rojczyk M., Buliński Z., Mańka A.

Computer Assisted Methods in Engineering and Science

|

2013

|

Vol. 20, no. 2

145--156

EN

In the paper, the numerical model of the flow phenomena in the flotation machine is presented. The process of flotation consists of a number of phenomena which provide serious numerical difficulties. One can enumerate rotation, two phase flow, foam formation etc. To the knowledge of authors there is no complete numerical model available for the flotation machine. The long-term task of the project is to create a complete model of the machine. Such a model would be very helpful in the process of construction and modernization of the flotation machine. As it was mentioned, due to difficulties connected with modelling the flotation phenomena, only a few aspects of the process were taken under consideration. In the paper, a single phase flow of water is considered. The efficiency of the flotation process strongly depends on the fluid flow field in the machine. The level of mixing the fractions and air bubbles strongly depends on the velocity field of the water, so the proper model of fluid flow is of great practical importance. This paper presents preliminary results of mathematical modelling. The commercial package ANSYS Fluent was utilized for the analysis. The results were compared with the measurements performed on the small scale model of the machine. Obtained results are satisfying and encouraging for further development.

12

Wyznaczanie międzystrefowych strumieni powietrza w jednorodzinnym budynku mieszkalnym w oparciu o pomiary stężenia metabolicznego ditlenku węgla

Bulińska A., Popiołek Z., Buliński Z.

Instal

|

2011

|

nr 2

26-28

PL

Wentylacja grawitacyjna jest najbardziej popularnym sposobem wentylowania pomieszczeń mieszkalnych w Polsce. Jej efektywność w zasadniczy sposób zależy od infiltracji przez przegrody zewnętrzne budynku. Dlatego też, znajomość strumieni powietrza przepływającego pomiędzy poszczególnymi pomieszczeniami (strefami) wewnątrz mieszkania jest bardzo istotna z punktu widzenia oceny jakości powietrza wewnętrznego oraz oceny energochłonności danego mieszkania. W pracy przedstawiono metodę wyznaczania strumieni powietrza przepływającego pomiędzy strefami w oparciu o pomiary stężenia generowanego metabolicznie ditlenku węgla. Główną zaletą tej metody jest możliwość wykonywania pomiarów w użytkowanych pomieszczeniach oraz znacznie niższy koszt niż w przypadku pomiarów z wykorzystaniem innych gazów znacznikowych. Strumienie powietrza wyznaczane są poprzez dopasowanie profili stężenia ditlenku węgla wyznaczonych za pomocą modelu matematycznego do profili eksperymentalnych. W artykule przedstawiono wyniki obliczeń dla czteropokojowego mieszkania.

EN

Natural ventilation is the most popular method of a building ventilation in Poland. However, its effectiveness is largely dependent on the air infiltration rate through the building envelope. Therefore the knowledge of the airflows pattern is very important for indoor air quality control and for prediction of the energy consumption. Presented method of the airflows calculation uses the metabolic carbon dioxide emitted by breathing people as a tracer gas inside the building. The main advantage of this method is that the measurements can be carried out in the occupied building and they are relatively cheap. Airflow rates are estimated by fitting the predicted carbon dioxide concentration profiles to the measurement data. This article presents airflow patterns calculated for the four room flat in the apartment.

13

Two dimensional numerical model vertical axis wind turbine

Trzebiński D., Buliński Z., Szczygieł I.

Journal of Energy Science

|

2010

|

Vol. 1, nr 1

171-178

EN

In this paper the two-dimensional numerical model of the Savonius vertical axis wind turbine is presented. The numerical model was built and all simulations were carried out using the ANSYS FLUENT CFD (Computational Fluid Dynamics) software. The dynamic mesh capability of the software was fully exploited to model the flow around the moving rotor of the turbine. This allowed us to simulate turbine operation under prescribed load conditions.