Υπολογιστική διερεύνηση της ροϊκής συμπεριφοράς αγωγών με καινοτόμο εσωτερική διαμόρφωση για μεγιστοποίηση της μεταφοράς θερμότητας
Loading...
Date
2023-09-25
Authors
Λινάρδος, Χάρης
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Abstract
Το αντικείμενο αυτής της Διδακτορικής Διατριβής (ΔΔ) άπτεται ενός πεδίου της τεχνολογίας που ερευνητικά πρόκειται να κυριαρχήσει στα χρόνια που έρχονται. Συγκεκριμένα, οι φωνές που καλούν σε υιοθέτηση τεχνολογιών που να σέβονται τους διαθέσιμους πόρους του πλανήτη μας και να προστατεύουν το περιβάλλον ακούγονται ολοένα και πιο επιτακτικά και έντονα. Σημαντικό τμήμα των προαναφερθεισών τεχνολογιών αναπτύσσεται στο ειδικότερο πεδίο της Μεταφοράς Θερμότητας μέσω Εξαναγκασμένης Συναγωγής (ΜΘΕΣ) στο εσωτερικό αγωγών. Εξυπηρετώντας το σκοπό αυτό, στη ΔΔ προτείνονται σχεδιαστικές λύσεις για το εσωτερικό αγωγών που αποσκοπούν στην αξιοσημείωτη αύξηση της ικανότητας ΜΘΕΣ. Οι σχεδιαστικές προτάσεις που θα παρουσιαστούν αναλύονται και αξιολογούνται μέσω υπολογιστικών μοντέλων. Ο σχεδιασμός του κάθε μοντέλου έχει προσεκτικά επιλεγεί ώστε, αφενός μεν να συνδυάσει τις καθιερωμένες τεχνικές στον τομέα της ΜΘΕΣ σε αγωγούς, αφετέρου δε να προτείνει καινοτόμες λύσεις που θα τις ξεπεράσουν σε απόδοση και αποτελεσματικότητα. Τα μοντέλα έχουν σχεδιαστεί σε 3D, στο πρόγραμμα CATIA και έχουν προσομοιωθεί με τη βοήθεια του εγνωσμένης αξιοπιστίας πακέτου υπολογιστικής ρευστοδυναμικής (CFD) ANSYS-Fluent. Ως λειτουργούν ρευστό έχει επιλεγεί ο αέρας, ενώ η ροή εντός των αγωγών έχει επιλεγεί να είναι aποκλειστικά τυρβώδης. Η λειτουργία του κάθε μοντέλου εξετάζεται και αξιολογείται από πολλές πλευρές. Πέραν της εξέτασης και ανάλυσης των ροϊκών και θερμικών πεδίων, εφαρμόζονται δείκτες και τεχνικές αξιολόγησης της αποτελεσματικότητας του εφαρμοσθέντος σχεδιασμού. Ορισμένοι από τους δείκτες αυτούς έχουν καθιερωθεί στη διεθνή βιβλιογραφία εδώ και αρκετά χρόνια, ενώ καινούργιοι δείκτες παρουσιάζονται για πρώτη φορά, με στόχο να καλύψουν κενά και να ρίξουν φως σε λιγότερο αναδειχθείσες παραμέτρους της ρευστο-θερμικής συμπεριφοράς στο εσωτερικό αγωγών που μεταφέρουν θερμότητα στα ρευστά που τους διαρρέουν. Τα αποτελέσματα που θα παρουσιαστούν δικαιολογούν απολύτως την προσπάθεια που κατεβλήθη καθώς και τις επιλογές που έγιναν κατά το σχεδιασμό. Σε σύγκριση με την έως τώρα δημοσιευθείσα διεθνώς βιβλιογραφία, τα τελικά σχέδια που θα εκτεθούν επιτυγχάνουν τη μεγαλύτερη, έως τώρα, επιτευχθείσα αύξηση στην ικανότητα ΜΘΕΣ. Το γεγονός αυτό καθιστά τα συγκεκριμένα σχέδια μια εξαιρετικά σημαντική συνεισφορά στον τομέα της θερμικής μηχανικής προς την διασφάλιση ενός πιο βιώσιμου μέλλοντος.
Description
Keywords
Ενίσχυση μεταφοράς θερμότητας, Σχεδιασμός εσωτερικής διαμόρφωσης αγωγών, Κριτήρια αξιολόγησης απόδοσης συναγωγής