Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Studies on velocity fields around the cavitation vortices generated by the model of a rotating blade

Suchecki W.

Polish Maritime Research

|

2018

|

nr 2

66--70

EN

The elimination of hazards caused by cavitation phenomena is an important issue to be considered in the design of process equipment including flow machinery. These hazards are: cavitation erosion, efficiency decrease as well as vibration and noise. One of the most intensive and dangerous forms of cavitation is vortex cavitation that accompanies the operation of hydraulic machines in which components comprised of rotating blades are applied. Velocity fields around cavitation vortices generated by the model of a propeller blade were experimentally studied in a cavitation tunnel. Flow images were recorded using a high-speed camera and processed using particle image velocimetry (PIV) complemented with computer-aided techniques that had been developed for the purpose of this research. These techniques included the removal of image distortions on the basis of a calibration mask, determination of instantaneous velocity distributions and removal of air-bubble traces from flow images. Experimental studies result examples were presented in the form of velocity fields determined in the longitudinal plane as well as in three transverse planes remote from the blade. Instabilities of the cavitating vortex stream and of the local liquid-flow velocity in its surrounding were detected. The effect of the angle of attack of propeller blade on the instability of the vortex stream and the effect of the presence of the cavitating vortex kernel on the local velocities of the surrounding liquid, were determined.

2

Wyznaczanie krzywej dynamiki sedymentacji z wykorzystaniem cyfrowej anemometrii obrazowej

Suchecki W.

Inżynieria i Aparatura Chemiczna

|

2016

|

Nr 2

78--79

PL

Celem pracy było opracowanie metody wyznaczania krzywej dynamiki sedymentacji z wykorzystaniem metody cyfrowej anemometrii obrazowej DPIV. Badania eksperymentalne polegały na rejestracji fotograficznej obrazów sedymentującej zawiesiny techniką poklatkową (timelapse). Odstęp czasowy pomiędzy kolejnymi obrazami wynosił 2 sek. Badania przeprowadzono dla czterech stężeń objętościowych cząstek agalitu w glicerynie: 0,5; 1,0; 1,5; 2,0%. Wykorzystując metodę DPIV wyznaczono wektorowe pola prędkości sedymentujących cząstek, a następnie prędkości średnie cząstek, które posłużyły do wyznaczenia krzywej dynamiki sedymentacji. Stwierdzono przydatność zastosowanych metod wizualizacyjnych do badania krzywych dynamiki sedymentacji zawiesin.

EN

The aim of this research was to develop a method for the determination of sedimentation dynamics curve with the use of DPIV. The experiments were based on the photographic image registration of sedimenting slime by means of timelapse photography. The intervals between successive images were taken as two seconds. The research was conducted for four concentrations of agalit particles in glycerol, i.e. 0.5, 1.0, 1.5 and 2.0%. While using the DPIV method, vector velocity fields of sedimenting particles were determined and subsequently the average velocity of particles served to determine the sedimentation dynamics curve. The usefulness of used visual methods in the study of sedimentation dynamics curves in case of slimes was confirmed.

3

Badania przepływu cieczy w aparatach przemysłowych metodami wizualizacyjnymi i metodami symulacji numerycznej

Suchecki W.

Prace Naukowe Politechniki Warszawskiej. Mechanika

|

2014

|

z. 266

3--139

PL

W pracy zostały przedstawione wybrane badania przepływu cieczy w aparatach przemysłowych metodami wizualizacyjnymi i metodami symulacji numerycznej. Praca zawiera część teoretyczną i praktyczną oraz przegląd literatury w zakresie badania przepływu cieczy w aparatach przemysłowych za pomocą tych metod. W części teoretycznej przedstawiono wybrane metody symulacji numerycznej, którymi posługiwano się podczas realizacji badań oraz metody wizualizacyjne badania przepływu cieczy, ze szczególnym uwzględnieniem dokładności pomiarów i możliwości poprawy jakości uzyskanych wykresów pól prędkości. Nowością opracowaną przez autora W części teoretycznej są metody: filtrowania wektorowych wykresów pól prędkości (rozdz. 4.3.3) oraz usuwania szumu z obrazów CCD (rozdz. 4.5). W części praktycznej przeprowadzono analizę trzech reprezentatywnych aparatów, które obrazują rozwiązywanie problemów należących do trzech różnych kategorii zagadnień: Studium ruchu cieczy w aparacie zbiornikowym z wirującą tarczą. Zawiera ono opis modelu teoretycznego, modelu numerycznego i badań doświadczalnych. Przedstawiono porównanie wyników uzyskanych w drodze badań doświadczalnych i symulacji numerycznych z modelem teoretycznym. Ponadto przeprowadzono aproksymacje wyników symulacji numerycznych z wykorzystaniem równań modelu teoretycznego (rozdz. 5). Badania przepływu cieczy przez układ rur stanowiący model fragmentu krystalizatora stosowanego w przemyśle cukrowniczym. Badania dotyczyły wyznaczania pól prędkości cieczy, przeprowadzonych dwuetapowo: jako badania na modelu fizycznym i jako eksperymenty numeryczne (rozdz. 6). Eksperymentalne pomiary geometrii kawitującego jądra wiru oraz pola prędkości w jego otoczeniu podczas upływu modelu płata śruby okrętowej w tunelu kawitacyjnym (rozdz. 7). Nowościami opracowanymi przez autora w części praktycznej pracy są : wyznaczenie zależności między prędkością ruchu cieczy a odległością od wirującej tarczy (rozdz. 5), badania przepływu powodowanego ruchem pęku rur w obszarze wypełnionym cieczą (rozdz. 6), sposób usunięcia zniekształceń obrazu przepływu (rozdz. 7.1.2.1) oraz sposób wyznaczania chwilowego pola prędkości (rozdz. 7.1.2.2). Zaproponowane metody badawcze pozwalają zarówno rozpoznać złożone zjawiska przepływowe, występujące w aparatach przemysłowych, jak i modelować je numerycznie, a w przyszłości również kształtować je przez odpowiedni dobór konstrukcji.

EN

In this work, selected visualization and numerical research methods of liquid flow in industrial apparatuses have been presented. The performed analysis concerns three representative apparatuses which illustrate solving problems from three various categories: movement of the liquid in a vessel with a rotating disc; flow of suspension through a model of cooled crystallizer segment; flow with cavitation around a model of marine propeller hydrofoil, in particular research on the cavitating kernel of a vortex and on liquid flow velocity in its surrounding. The proposed research methods allow to recognize complex flow phenomena which exist in industrial apparatuses. They can also be modelled numerically and, in the future, also shaped by means of an appropriate construction selection. The work consists of the theoretical part, the practical part and literature review on the subject of liquid flow in industrial apparatuses research by means of visualization and numerical methods. In the theoretical part, two kinds of methods have been presented: selected numerical methods employed by the author of the work in his own research and visualization methods used in liquid flow research, with specific reference to measurement accuracy and the possibility of improving the quality of the obtained liquid flow velocity diagrams. The practical part includes the analysis of three issue categories: The study of liquid flow in a vessel with a rotating disc. It consists of descriptions of: the theoretical model, the numerical model and the experimental study. The comparison of the results obtained in the experimental research and numerical simulations with the theoretical model has been presented. Additionally, an approximation of numerical simulation results with the use of the theoretical model equations has been conducted (ch. 5). The research on suspension flow through a set of pipes, posing a model of a crystallizer fragment, used in the sugar industry. It concemed defining liquid flow velocity and was carried out in two stages: as the physical model study and as numerical experiments (ch. 6). Experimental measurements of the cavitating kemel of the vortex geometry and the liquid flow velocity in its surrounding during the flow of the marine propeller hydrofoil model in a cavitation tunnel (ch. 7).

4

Analysis of the liquid flow in a vessel with a rotating disk at the liquid surface

Suchecki W.

Chemical and Process Engineering

|

2014

|

Vol. 35, nr 1

3--18

EN

This study is concerned with liquid flow induced by a disk which rotates steadily around its axis and touches the free surface of liquid contained in a cylindrical vessel. It is a simplified model of the flow in the inlet part of a vertical cooling crystallizer where a rotary distributor of inflowing solution is situated above the free surface of solution contained in the crystalliser. Numerical simulations of flow phenomena were conducted and the simulation results were interpreted assuming an analogy with Kármán’s theoretical equations. In a cylindrical coordinate system, the components of flow velocity were identified as functions of distance from the surface of the rotating disk. The experimental setup was developed to measure velocity fields, using digital particle velocimetry and optical flow. Conclusions concerning the influence of disc rotation on liquid velocity fields were presented and the experimental results were found to confirm the results of numerical simulation. On the basis of simulation data, an approximation function was determined to describe the relationship between the circumferential component of flow velocity and the distance from the disk.

5

Eksperymentalne pomiary geometrii kawitującego jądra wiru oraz pola prędkości w jego otoczeniu

Suchecki W., Alabrudziński S.

Inżynieria i Aparatura Chemiczna

|

2013

|

Nr 6

563--565

PL

W pracy przedstawiono eksperymentalną metodę pomiaru kawitującego jądra wiru generowanego przez model płata przy dużych prędkościach względnych. Przeprowadzone badania eksperymentalne polegały na rejestracji fotograficznej geometrii wiru generowanego przez model płata w tunelu kawitacyjnym oraz na pomiarach pola prędkości przepływu w sąsiedztwie kawitującego jądra wirowego metodą DPIV. Układ pomiarowy obejmował laser New Wave 120XT-15Hz, dual-Nd:YAG oraz kamerę pco.l200hs z synchronizerem ILA. Zastosowana w pracy tzw. maska kalibracji, pozwoliła na usunięcie zniekształceń obrazu, jednak nie pozwoliła na jednoznaczne określenie położenia obszaru pomiarowego względem ścian kanału. Stwierdzono przydatność zastosowanych metod wizualizacyjnych do badania przepływów, w których występuje kawitacja.

EN

The paper presents the experimental method for measurements of cavitating tip vortex generated by the hydrofoil model at high relative velocities. The experimental procedure included the image acquisition of cavitating tip vortex geometry and DPIV measurements of surrounding liquid velocity field. The measuring system included the New Wave 120XT-15Hz laser, dual- Nd: YAG laser and the camera pco,1200hs with Synchronizer ILA. The socalled calibration mask used during experiments made it possible to remove the image distortion, however, did not allow for the clear identification of the measurement area position with respect to canal walls. The usefulness of applied methods in the study of flow visualization in the presence of cavitation was demonstrated.

6

An Experimental and Numerical Study of Tip Vortex Cavitation

Szantyr J. A., Flaszyński P., Suchecki W., Alabrudziński S.

Polish Maritime Research

|

2011

|

nr 4

14-22

EN

The article presents the results of the research project concerning tip vortex cavitation. This form of cavitation is very important in operation of many types of rotary hydraulic machines, including pumps, turbines and marine propellers. Tip vortex cavitation generates noise, vibration and erosion. It should be eliminated or significantly limited during the design of these types of machines. The objective of the project was to develop an accurate and reliable method for numerical prediction of tip vortex cavitation, which could serve this purpose. The project consisted of the laboratory experiments and numerical calculations. Inthe laboratory experiments tip vortex cavitation was generated behind a hydrofoil in the cavitation tunneland the velocity field around the cavitating kernel was measured using the Particle Image Velocimetry method. Measurements were conducted in three cross-sections of the cavitating tip vortex for a number ofangles of attack of the hydrofoil and for several values of the cavitation index. In the course of numerical calculations two commercial CFD codes were used: Fluent and CFX. Several available approaches to numerical modeling of tip vortex cavitation were applied and tested, attempting to reproduce the experimental conditions. The results of calculations were compared with the collected experimental data. The most promising computational approach was identified. Keywords:

7

Studium ruchu cieczy w aparacie zbiornikowym z wirującą tarczą

Suchecki W.

Inżynieria i Aparatura Chemiczna

|

2006

|

Nr 6s

228-229

EN

Auxiliary rotating devices influence the liquid flow in a process equipment unit, therefore affecting heat and mass transfer. This study is devoted to liquid movement in a vessel under influence of the rotating disk placed at free liquid surface. Experimental data were collected and compared with the results of numerical . simulations.

8

Metoda korekty wykresów pól prędkości w cyfrowej anemometrii obrazowej

Suchecki W., Alabrudziński S.

Inżynieria i Aparatura Chemiczna

|

2003

|

Nr 3

14-20

PL

Zrealizowana praca miała na celu opracowanie i opanowanie metody korekty wykresów pól prędkości otrzymanych dzięki cyfrowej anemometrii obrazowej. Opracowano algorytm mający na celu identyfikację wektorów błędnych oraz zastąpienie ich wektorami uśrednionymi. Na podstawie algorytmu napisano program komputerowy (dla systemu Linux) oraz przeprowadzono szereg obliczeń celem weryfikacji. Uzyskane wyniki pozwoliły stwierdzić przydatność zastosowanych metod oraz dostarczyły wiele istotnych i cennych informacji mogących znacznie udoskonalić metodę dla przepływów ustalonych i quasi-ustalonych

EN

The aim of this work was to elaborate and acquire proficiency in the correction method of velocity fields diagrams obtained by digital image anemometry. The algorithm for false vectors identification and their replacement by average vectors was determined. On the basis of this algorithm the software (for the Linux system) was written and a number of verifying calculations were carried out. The results obtained enabled one to confirm usability of the method. They were also a source of valuable information how to improve the method for steady state and quasi—steady state flows.

9

Metoda analizy pola prędkości z uwzględnieniem istnienia dużych obiektów w przepływie

Suchecki W., Alabrudziński S.

Inżynieria i Aparatura Chemiczna

|

2003

|

Nr 5

6-13

PL

Celem pracy było opracowanie sposobu pomiaru pól prędkości w przepływach indukowanych opadaniem lub wznoszeniem się cząstek stałych lub pęcherzy gazowych w cieczy. Zaprojektowano stanowisko pomiarowe, opracowano algorytmy analizy danych pomiarowych (oparte po części na metodzie PIV) i realizujące je programy komputerowe. Wykonano szereg badań eksperymentalnych w celu przetestowania i znalezienie ograniczeń opracowanej metody.

EN

The aim of the work was the elaboration of a measuring method of velocity fields in flows induced by falling down or rising up solid particles or gas bubbles in liquid. The experimental set-up bas been designed, algorithms for experimental data analysis based on the PTV method and appropriate computer software have been prepared. The experimental researches have been carried out with the purpose of testing and discovering restrictions of the method.

10

Wykorzystanie metod optycznej analizy przepływu do weryfikacji modeli numerycznych CFD

Suchecki W.

Inżynieria i Aparatura Chemiczna

|

2001

|

Nr 6

8-12

PL

Praca miała na celu opracowanie i opanowanie metod weryfikacji modeli numerycznych, uzyskanych dzięki komercyjnemu kodowi CFD Fluent, metodami wizualizacji przepływów. Badano przepływ mieszaniny wody z gliceryną przez pionową rurę, w której umieszczano kryzę i zwężkę oraz wprowadzano w oś przewodu ciała stałe o różnych kształtach. Za pomocą CFD Fluent zbudowano siatki obliczeniowe odpowiadające charakterystykom modeli eksperymentalnych i przeprowadzono obliczenia numeryczne pól prędkości i torów cząstek wskaźnikowych dla parametrów przepływu odpowiadających uzyskanym na stanowisku doświadczalnym. Badania pozwoliły na stwierdzenie przydatności zastosowanych metod obróbki obrazów i pozyskiwania danych.Obszerny materiał badawczy umożliwił opracowanie wyników nadających się do weryfikacji kodów numerycznych programu Fluent. Uzyskane wyniki pozwoliły stwierdzić przydatność zastosowanych metod do obliczania pól prędkości i torów cząstek wskaźnikowych. Badania i symulacja wybranych przepływów miały na celu wstępną weryfikację kodów numerycznych. Dostarczyły one wiele istotnych i cennych informacji dla planowanych badań nad modelami numerycznymi oddziaływań hydrodynamicznych towarzyszących przepływowi zawiesiny kryształów w modelu krystalizatora i wykorzystania wniosków z tych badań do optymalizacji jego konstrukcji. Słowa kluczowe: CFD Fluent, modele numeryczne, optyczna analiza przypływu, pole prędkości.

EN

A purpose of the work was to elaborate and master the verification methods of numerical models obtained owing to the commercial CFD Fluent code by flow visualisation. Experiments dealing with glycerine-water flow through a vertical pipe equipped with the orifice and reducer have been carried out. Solid bodies of various shapes were axially introduced into the pipe during experiments. Using the commercial CFD Fluent code calculation meshes corresponding to experimental model characteristics were built and numerical calculations of velocity fields and trajectories of indicator particles for flow parameters obtained in the experimental set-up were performed. Based on experimental results the usability of employed methods of picture processing and data acquisition was proved. The large experimental material enabled one to elaborate results useful in verification of the CFD Fluent codes. The methods can be used in calculations of velocity fields and trajectories of indicator particle. Investigations and simulations of the selected flows led to the numerical codes verification. Moreover, they provided precious information for the future investigations on numerical models dealing with hydrody-namic interactions accompanying flow of crystal suspension in crystallizer and enable one to use conclusions drown from these investigations in optimization of the crystallizer design. Key words: CFD Fluent code, numerical models, flow optical analysis, velocity field.

11

Wykorzystanie cyfrowej anemometrii obrazowej do wizualizacji przepływu zawiesiny cząstek stałych w cieczy

Suchecki W.

Zeszyty Naukowe. Mechanika / Politechnika Opolska

|

2000

|

z. 60

319-326

PL

Opracowano metodę rejestracji obrazu przepływu cieczy oraz program komputerowy pozwalający wyznaczać pola prędkości metodą korelacji obrazów. Przeprowadzono przykładowe pomiary opływu tarczy umieszczonej w osi rury. Dla zarejestrowanych obrazów przepływu wyznaczono pola prędkości i tory cząstek. Na podstawie uzyskanych wyników opracowano wnioski, które pozwolą wykorzystać opracowane oprogramowanie oraz metodę rejestracji obrazu przepływu do wizualizacji ruchu zawiesiny kryształów.

EN

A method to record flow images and a computer program to determine velocity distribution by image correlation were developed. For the test example of flow near a plate placed inside a cylindrical channel, velocity distribution and particle trajectories were determined. Conclusions were drawn regarding the application of newly developed tools to the visualisation of flows of crystal suspensions.

12

Metoda analizy ruchu cząstki stałej w pulsującym strumieniu cieczy z wykorzystaniem techniki stroboskopowej i systemu komputerowej analizy obrazu

Suchecki W.

Zeszyty Naukowe. Inżynieria Środowiska / Politechnika Śląska

|

1999

|

z. 41

223-233

PL

W wyniku realizacji prac uruchomiano stanowisko do badań wstępnych, na którym przeprowadzono testy wyposażenia oraz opracowano metodę monitorowania obrazu na stanowisku badawczym. Przeprowadzono badania ruchu cząstki stałej w pulsującym strumieniu cieczy. Opracowano metodykę badań stroboskopowych oraz przeprowadzono badania, które potwierdziły założenia teoretyczne. Dzięki opracowanej metodzie pomiarowej wykorzystującej efekt stroboskopowy i system komputerowej analizy obrazu można będzie przeprowadzić szczegółowe badania oscylacyjnego ruchu cząstki stałej w strumieniu cieczy. Otrzymane wyniki pozwolą na optymalizację parametrów pulsacji ze względu na zużycie energii i prawdopodobnie intensyfikację procesu wymiany masy poprzez zwiększenie prędkości względnej cząstki stałej w stosunku do cieczy.

EN

An experimental rig was built and introductory experiments were carried out with the aim to develop a technique to monitor the images of flow phenomena occurring in a test tube. Preliminary investigations of the motion of a solid particle in oscillatory stream of a liquid were carried out. A stroboscopic imaging method was developed and its effeciency was experimentally verified. The experimental methodology based on stroboscopic imaging and computer aided image processing makes it possible to study the oscillatory motion of a solid particle in flowing liquid in more detail. It is exoected that the parameters of oscillatory flow can be optimised with respect to energy consumption and possible enhancement of mass transfer. A decisive factor is the increase of particle velocity relative to the liquid.

13

Metoda analizy ruchu cząstki stałej w pulsującym strumieniu lepkiej cieczy

Suchecki W.

Prace Naukowe Politechniki Warszawskiej. Mechanika

|

1999

|

z. 176

75-93

PL

Przygotowano i rozwiązano analitycznie model teoretyczny ruchu cząstki stałej w pulsującym strumieniu lepkiej cieczy w zakresie Stokesa ( dla liczb Reynoldsa w ruchu względnym Re<2,0), przy równoczesnym przepływie laminarnym całego strumienia cieczy (Re*<2100). Opracowano metodę komputerowo wspomaganej analizy ruchu cząstki stałej w pulsującym strumieniu cieczy. Przeprowadzono badania eksperymentalne w zakresie dwufazowego przepływu laminarnego. W wyniku badań uzyskano weryfikację modelu matematycznego opisującego ruch cząsteczki stałej w pulsującym strumieniu cieczy.

EN

A mathematical model of the motion of a solid particle in an oscillatory stream of a viscous liquid was set up and analutically solved for Reynolds number characterising the liquid stream Re*<2100 (laminar flow). A computer aided method based on video image processing was proposed as an experimental tool for the analysis of particle motion. The experimental results made it possible to verify the mathematical model.