Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Analysis of the effects of using various backfill materials in the buried pipelines construction

Kliszczewicz Barbara

Archives of Civil Engineering

|

2023

|

Vol. 69, nr 4

227--245

EN

In the article the effects of backfilling an underground, flexible pipeline, using natural materials (ground backfill) and modified materials, so called Lightweight Backfilling Materials (LBMs) were analyzed. These materials, thanks their lower density, have a positive effect on reducing the loads on the underground pipeline and, consequently, reducing deformations and stresses in its wall. LBMs include lightweight expanded clay aggregates, recycled tire chips used directly in the trench or mixed with the soil, foam concrete, foam glass (granules or plates), and expanded polystyrene, embedded in the ground in the form of blocks. The assessment of the effects of modifying the backfill of the underground pipeline was carried out by means of multi-variant numerical analysis in which models of the pipe-soil system in a plane strain state (2D model) were tested. In these models PEHD pipes were represented, with differential of their diameter (DN315, DN600) and stiffness (SDR), as well as trenches of various shapes (trench with vertical walls and with sloping walls). In the numerical calculations, two variants of trench filling were analyzed: full filling with soil and filling with selected LBMs (expanded clay aggregates, expanded polystyrene, tire chips mixed with soil) in layers separated in the backfill. The results of numerical calculations for particular variants of the models were analyzed in terms of the distribution of vertical displacements and stresses in the soil and pipe deformation. The received pipe deflections and circumferential stresses in their wall were related to the permissible values for PEHD pipes.

PL

W niniejszej publikacji podjęto próbę zbadania efektów zastosowania wybranych materiałów typu LBMs w budowie podziemnych rurociągów PEHD. Badanie to przeprowadzono za pomocą wielowariantowej numerycznej analizy modelu 2D układu rura-grunt, wykonanej w programie ZSOIL [10]. Modele FEM, zbudowane na potrzeby analizy numerycznej, reprezentują rurociąg PEHD ułożony w gruncie metodą wykopową. Modele te typu 2D (płaski stan odkształcenia) przedstawiają przekrój poprzeczny rurociągu o jednostkowej długości, otoczonego gruntem (układ rura-grunt). W analizie rozpatrzono dwa warianty kształtu wykopu (wąski o ścianach pionowych i szeroki o ścianach nachylonych) oraz trzy warianty częściowego wypełnienia wykopów warstwami keramzytu (ozn. LECA), bloczkami z polistyrenu spienionego (ozn. EPS), odpadami gumowymi zmieszanymi z gruntem (ozn. TDA). Obliczenia wykonano dla 64. różnych modeli układu rura-grunt. Przedmiotem analizy były podatne rury PEHD, o średnicach DN315 i DN600 i zróżnicowanych sztywnościach (SDR 11, SDR 21, SDR 26 i SDR 41). Rury ułożone zostały na warstwie podsypki o grubości 0,2 m i obsypane gruntem (obsypka) na wysokość 0,3 m ponad górny punkt rury. Pozostała część wykopu wypełniona była wyłącznie gruntem (ozn. SOIL), lub wariantowo gruntem, do którego wprowadzano warstwę materiałów LBMs (grubość warstw 0.8 m). Na górnej krawędzi modeli, w strefie o szerokości odpowiadającej szerokości wykopu, przyłożono obciążenie LF, o charakterze statycznym, równomiernie rozłożonym. W wykonanych analizach numerycznych, które miały charakter przyrostowo-iteracyjny, obciążenie to narastało liniowo od wartości 0 do wartości 150 kN/m2. Warstwy gruntu, keramzytu i odpadów gumowych zmieszanych z gruntem modelowano za pomocą modelu Mohra-Coulomba, warstwę EPS ora z rurę PEHD – w zakresie sprężystym. Wykonane obliczenia numeryczne dostarczyły bardzo szeroką paletę wyników w zakresie przemieszczeń węzłów i napreżeń w elementach modeli. W artykule zaprezentowano tylko niektóre z nich, głównie te w których uzyskano ekstremalne analizowane wartości. Prezentowana wielowariantowa analiza numeryczna modeli układu rura-grunt nie pozwala jednak na sformułowanie uniwersalnych wniosków dotyczących efektów zastosowania warstw z wybranych materiałów jako częściowego wypełnienia wykopów. Wynika to z faktu, iż do obliczeń wprowadzono konkretne wartości parametrów poszczególnych stref materiałowych. Ponadto analizy MES mają charakter przybliżony. Należy zatem traktować prezentowaną analizę jako pewne studium przypadku, na podstawie którego można skomentować tendencje w badanych efektach.

2

CuO–water mhd mixed convection analysis and entropy generation minimization in double-lid–driven u-shaped enclosure with discrete heating

Mliki Bouchmel, Miri Rached, Djebali Ridha, Abbassi Mohamed A.

Acta Mechanica et Automatica

|

2023

|

Vol. 17, no. 1

112--123

EN

The present study explores magnetic nanoliquid mixed convection in a double lid–driven U-shaped enclosure with discrete heat-ing using the lattice Boltzmann method (LBM) numerical method. The nanoliquid thermal conductivity and viscosity are calculated using the Maxwell and Brinkman models respectively. Nanoliquid magnetohydrodynamics (MHD) and mixed convection are analyzed and entropy generation minimisation has been studied. The presented results for isotherms, stream isolines and entropy generation describe the interaction between the various physical phenomena inherent to the problem including the buoyancy, magnetic and shear forces. The operating parameters’ ranges are: Reynolds number (Re: 1–100), Hartman number (Ha: 0–80), magnetic field inclination (γ: 0°–90°), nanoparticles volume fraction (ϕ: 0–0.04) and inclination angle (α: 0°–90°). It was found that the 𝑁𝑢𝑚 and the total entropy generation augment by increasing Re, ϕ: and γ. conversely, an opposite effect was obtained by increasing Ha and α. The optimum magnetic field and cavity inclination angles to maximum heat transfer are γ = 90° and α = 0.

3

Second law analysis of mhd forced convective nanoliquid flow through a two-dimensional channel

Miri Rached, Abbassi Mohamed A., Ferhi Mokhtar, Djebali Ridha

Acta Mechanica et Automatica

|

2022

|

Vol. 16, no. 4

417--431

EN

The present study deals with fluid flow, heat transfer and entropy generation in a two-dimensional channel filled with Cu–water nanoliquid and containing a hot block. The nanoliquid flow is driven along the channel by a constant velocity and a cold temperature at the inlet, and the partially heated horizontal walls. The aim of this work is to study the influence of the most important parameters such as nanoparticle volume fraction (0%≤ϕ≤4%), nanoparticle diameter (5 nm≤dp≤55 nm), Reynolds number (50≤Re≤200), Hartmann number (0≤Ha≤90), magnetic field inclination angle (0≤γ≤π) and Brownian motion on the hydrodynamic and thermal characteristics and entropy generation. We used the lattice Boltzmann method (LBM: SRT-BGK model) to solve the continuity, momentum and energy equations. The obtained results show that the maximum value of the average Nusselt number is found for case (3) when the hot block is placed between the two hot walls. The minimum value is calculated for case (2) when the hot block is placed between the two insulated walls. The increase in Reynolds and Hartmann numbers enhances the heat transfer and the total entropy generation. In addition, the nanoparticle diameter increase reduces the heat transfer and the irreversibility, the impact of the magnetic field inclination angle on the heat transfer and the total entropy generation is investigated, and the Brownian motion enhances the heat transfer and the total entropy generation.

4

Precyzyjne cięcie laserem tlenku cyrkonu IV (ZrO2)

Nowak A., Wyszyński D.

Zarządzanie Przedsiębiorstwem

|

2017

|

Vol. 20, nr 2

13--19

EN

Precision laser machining of a difficult to machine materials is a complex issue and requires the involvement of the wide knowledge and experience in the field of science materials and physical phenomena occurring in the within the interaction site of the laser beam with the material workpiece. Correct selection of the laser source and equipment system with appropriate instrumentation allows the processing of materials in an efficient and cost-effective way and also allows to fulfill the requirements for treatment of the materials on a micro scale. From the analysis of the results it can be concluded that the edges resulting from laser treatment carried grooves are sharp (samples 9, 10, 11), which predisposes the type of processing to perform the blades of the cutting tools. Depth obtained in these tests grooves (single-pass laser beam) may indicate a high performance cutting process of cutting teeth. In view of the aforementioned facts, it is expected to shorten the preparation time of the cutting blade, thereby reducing production costs. As a result, it is possible to increase the competitiveness of companies doing good quality tools made lower than the standard cost-effectively, and thus this type of solution has the potential of development for native Polish enterprises, so that they offer can become complementary to the tycoons on the Polish market aspect of the production of custom, dedicated ie. “tailor-made” tools. Based on the study it can be concluded that the use of DPSS Nd: YAG laser (λ = 532 nm), with appropriate selection of process parameters for precise and efficient laser shaping of difficult to cut materials, such as described in the work - zirconium dioxide. Further studies will aim to establish guidelines for the planning process precision laser cutting of other materials from the group of difficult ones, such as PCD, diamond, Al.2O3 (sapphire) or c-BN. This is particularly important from the point of view of the precise shape of cutting tools used widely in the aerospace, automotive and carpentry.

5

Production and properties of electro-spark deposited coatings modified via LBM

Radek N., Pietraszek J., Szczotok A., Bronček J.

Technical Transactions

|

2017

|

Vol. 11(114)

199--204

EN

The paper is concerned with determining the influence of laser treatment process on the properties of electro spark coatings. The properties were assessed after a laser treatment by analysing microstructure and X-ray diffraction and measuring surface geometric structure and microhardness. The studies were conducted using WC-Cu electrodes produced by powder metallurgy of nanostructural powders. The coatings were deposited by means of the EIL-8A model and they were laser-treated with the Nd:YAG, BLS 720 model.

PL

W artykule badano wpływ obróbki laserowej na właściwości powłok nanoszonych elektroiskrowo. Ocenę właściwości powłok po obróbce laserowej przeprowadzono na podstawie obserwacji mikrostruktury, analizy składu fazowego oraz pomiarów struktury geometrycznej powierzchni i mikrotwardości. Badania przeprowadzono, wykorzystując elektrody WC-Cu, które zostały wytworzone przez spiekanie nanostrukturalnych proszków. Do nanoszenia powłok elektroiskrowych użyto urządzenie model EIL-8A. Obróbkę laserową nałożonych powłok elektroiskrowych wykonano laserem Nd:YAG, model BLS 720.

6

Production of heterogeneous surfaces by ESD and LBM

Radek N., Pliszka I., Antoszewski B., Świderski B., Pietraszek J.

Production Engineering Archives

|

2016

|

Vol. 13, No. 4

44--48

EN

The paper is concerned with testing Cu-Mo coatings deposited over carbon steel C45 which were then eroded with a laser beam. The properties were assessed by analyzing the effects of laser eroded, texturing methodology and wear tests. The tests were conducted for Mo and Cu coatings (the anode) which were electro-spark deposited over the C45 steel substrate (the cathode) and melted with a laser beam. The coatings were deposited by means of an ELFA-541. The laser processing was performed with an Nd:YAG laser. The coatings after laser processing are still distinguished by very good performance properties which make them suitable for use in sliding friction pairs.

7

Lattice-Boltzman Method in CFD modelling of direct acting relief valve

Domagała M.

Czasopismo Techniczne. Mechanika

|

2016

|

Y. 113, iss. 4-M

101--106

EN

This paper presents the modelling of a direct acting relief valve with the use of the new approach of CFD techniques which uses the Lattice Boltzman Method (LBM). It allows for eliminating the biggest problem that occurs during the simulation of a valve operation, which is the motion of a working component. During traditional CFD modeling, a deformed mesh has to be used in such a case, which may lead to the occurrence of computational cells with negative volume and, as a consequence, remeshing of fluid domain.

PL

W artykule przedstawiono zastosowanie metody symulacji numerycznych przepływu wykorzystującą metodę siatkową Boltzmana (LBM) w modelowaniu zaworu przelewowego bezpośredniego działania. Umożliwia ona wyeliminowanie największego problemu, jaki występuje podczas symulacji pracy zaworu przelewowego tradycyjnymi metodami CFD, którą jest konieczność wykorzystywania deformującej się siatki modelu dyskretnego.

8

Nano-particles transport in a concentric annulus: a lattice Boltzmann approach

Pourmirzaagha H., Hassanzadeh A. H., Abouei M. A.

Journal of Theoretical and Applied Mechanics

|

2015

|

Vol. 53 nr 3

683--695

EN

A combination of the lattice Boltzmann method and lagrangian Runge-Kutta procedure is used to study dispersion and removal of nano-particles in a concentric annulus. The effect of aspect ratio, Rayleigh number and particles diameter are examined on particles removal and their dispersion characteristics. Simulations are performed for the Rayleigh number ranges from 103 to 105 and aspect ratio of 2, 3 and 4. Higher aspect ratios have led to weaker recirculation strength. The finest particles move on stochastic path due to the effect of Brownian motion. The Brownian motion has a greater effect on the removal of nano-particles with respect to thermophoresis.

9

Modelowanie z wykorzystaniem metody siatkowej Boltzmanna termomechaniki przepływu wraz z reakcjami chemicznymi

Grucelski A., Pozorski J.

Zeszyty Naukowe Politechniki Rzeszowskiej. Mechanika

|

2014

|

z. 86 [290], nr 3

357--366

PL

Szczegółowy opis oraz analiza termomechaniki w przepływie przez ośrodek porowaty wraz z następującym uwolnieniem składników chemicznych z ziaren ciała stałego ośrodka (reprezentujących biomasę, węgiel) zostaną zaprezentowane wraz z pierwszymi wynikami symulacji przy wykorzystaniu uproszczonego modelu odgazowania. Po wykonaniu podstawowych testów dla przepływu płynu oraz transportu ciepła, dodatkowe funkcje rozkładu zostały zaimplementowane w celu modelowania ewolucji emisji oraz transportu składników chemicznych. Koncentracja składników chemicznych (jako wynik symulacji) wyznaczona jako wynik prostych reakcji wykazuje dobrą zgodność z innymi metodami numerycznymi. Modelowanie procesu pirolizy wykonane zostało z wykorzystaniem referencyjnego odgazowania węgla dało pierwsze jakościowe wyniki, przy pewnym zauważalnym wzroście kosztów obliczeniowych. Dla wyższej dokładności oraz zmniejszenia złożoności obliczeniowej planujemy wykorzystanie uproszczonego opisu kinetyki chemicznej dla zjawiska odgazowania stałych cząstek paliwa (ciało stałe geometrii). W artykule wyjaśniono przepływ płynu z przejmowaniem ciepła przez reaktywne nośniki granulowane na poziomie reprezentatywnego elementu o objętości (REV), w tym także oddziaływania mechaniczne ziaren stałych spowodowane ich rozszerzalność cieplną.

EN

A detailed description of thermomechanics of fluid flow through porous media with a release of chemical compounds from grains of solid fuel particles (biomass, coal, etc.) is presented together with first simulation results of a simplified model for degasification process. After the basic tests for fluid flow and heat transport, additional distribution functions are implemented to model the evolution of both emission and transport of chemical components. The concentration of chemical components (as a result of the simulation) is determined as a result of simple reactions shows good agreement with other numerical methods. A simulation of the pyrolysis process with the use of a simple reference model of coal degasification, gives first quantitative results along with a notable increase of computational cost. For higher accuracy and reduction of the computational complexity we plan to use a simplified description of the chemical kinetics of the phenomenon of degasification of solid fuel particles (solid geometry). In the article we account here for fluid flow with heat transfer through reactive granular media at the level of a representative element of volume (REV) including also mechanical in teractions of solid grains due to their thermal expansion.

10

The effects of inclination angle and Prandtl number on the mixed convection in the inclined lid driven cavity using lattice Boltzmann method

Karimipour A., Nezhad A. H., D’Orazio A., Shirani E.

Journal of Theoretical and Applied Mechanics

|

2013

|

Vol. 51 nr 2

447--462

EN

The laminar mixed convection in a two-dimensional rectangular inclined cavity with moving top lid is investigated using the double population thermal lattice Boltzmann method (LBM) at different values of the Richardson number, inclination angle and the Prandtl number. In this problem, velocity components are changed by both buoyancy forces and the inclination angle of the cavity. Comparison of the present results with other available data show good agreement. As the results, the velocity and temperature profiles, the Nusselt number, streamlines and isotherms are presented and discussed. It is shown that the increase of Prandtl number enhances the heat transfer rate, especially at higher values of inclination angle and Richardson number. Moreover, the average Nusselt number at the upper limit of the considered range of the Richardson and Prandtl numbers variability increases by a factor of 9.

PL

W pracy zajęto się problemem mieszanej konwekcji laminarnej w dwuwymiarowej, prostokątnej i ukośnie usytuowanej szczelinie domkniętej od góry ruchomą pokrywą. W badaniach zastosowano metodę siatki termicznej Boltzmanna (LBM) podwójnej populacji, uwzględniając rożne wartości liczby Richardsona, kąta pochylenia szczeliny oraz liczby Prandtla. W rozważanym zagadnieniu, składowe prędkości zostały poddane zmianom indukowanym siłami wyporu oraz kątem pochylenia szczeliny. Porównanie otrzymanych wynikow analizy z dostępnymi w literaturze danymi wykazało dobrą zgodność. Rezultatem badań w pracy są także profile rozkładu prędkości i temperatury, liczba Nusselta, linie prądu oraz izotermy, które szczegółowo przedyskutowano. Pokazano, że wzrost liczby Prandtla zwiększa transfer ciepła, zwłaszcza dla wyższych wartości kąta pochylenia szczelin i liczby Richardsona. Co więcej, średnia liczba Nusselta przy górnych wartościach przyjętego zakresu zmienności liczb Richardsona i Prandtla wzrasta 9-krotnie.

11

Extended free surface flow model based on the lattice Boltzmann approach

Szucki M., Suchy J. S., Żak P., Lelito J., Gracz B.

Metallurgy and Foundry Engineering

|

2010

|

Vol. 36, no. 2

113-121

EN

The aim of this work was to extend numerical model of mould filling phenomena previously presented in [3]. Authors described some techniques for modeling single phase and free surface flows. Method, called "piston model", for modeling influence of liquid flow on gas behavior inside the mould and also, effect of local gas pressure on movement of metal free surface, was shown. In last part of this work, results from presented model were compared with data from the commercial simulation environment FLOW-3D.

PL

Celem pracy było rozbudowanie numerycznego modelu procesu zalewania formy odlewniczej o możliwość określenia pola prędkości i lokalnego ciśnienia w podobszarze formy wypełnionym przez fazę gazową. Autorzy przedstawili pokrótce techniki, oparte na metodzie siatkowej Boltzmanna, pozwalające na modelowanie przepływów jednofazowych i przepływów z powierzchnią swobodną. Zaproponowano również rozwiązanie, nazwane w niniejszej pracy "modelem tłoka", umożliwiające zarówno modelowanie wpływu ruchu fazy ciekłej na charakter i kinetykę przepływów w fazie gazowej, jak i uwzględnienie oddziaływania lokalnego ciśnienia gazu na przemieszczanie się powierzchni swobodnej metalu. W końcowej części pracy skonfrontowano wyniki uzyskane przy wykorzystaniu zaproponowanego modelu z danymi otrzymanymi w komercyjnym programie symulacyjnym FLOW-3D.

12

Research and developments in laser beam machining

Pająk P. T., De Silva A. K. M., Harrison D. K., McGeough J. A.

Zeszyty Naukowe Politechniki Poznańskiej. Budowa Maszyn i Zarządzanie Produkcją

|

2005

|

Nr 2

63-91

EN

This paper reviews basic relationships and parameters as well as recent trends in research and development of Laser Beam Machining (LBM), particularly emphasising on applications of novel, short and ultra-short pulsed lasers. Since laser development a lot effort has been done to improve laser performance and to limit its drawbacks. One of the main development directions are the improvement of LBM surface integrity by limitation of heat affected zone and the increase of machining accuracy particularly in micromachining. Therefore the machining needs are the main drivers for development of short and ultrashort pulsed lasers that, iasers of better beam quality, lasers of shorter wavelengths. Shorter pulses of the order of 10-15 s enable to minimise heat conduction and maximise ablation, whereas shorter wavelengths (< 300nm) are absorbed too a greater extent by the material rather than longer wavelengths. Moreover shorter wavelengths enable to produce smaller features. This paper gives also a number of various laser machining applications as well as considers modern laser beam guidance techniques.