Δημιουργία εφαρμογής για την επίλυση της εξίσωσης μεταφοράς και διάχυσης θερμότητας με δομοστοιχειωτές γεωμετρίες
Loading...
Date
Authors
Ντόκορος, Αναστάσιος Δημήτριος
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Abstract
Στην παρούσα διπλωματική εργασία παρουσιάζεται η μελέτη του φυσικού προβλήματος μεταφοράς και διάχυσης θερμότητας υπό σταθερές θερμοκρασίες. Γίνεται επεξήγηση των βασικών τρόπων μεταφοράς θερμότητας και των μερικών διαφορικών εξισώσεων που αυτοί αντιστοιχούν. Επίσης, αναφέρονται οι προϋποθέσεις ώστε ένα πρόβλημα να θεωρείται καλώς τοποθετημένο.
Στη συνέχεια, υπάρχει επεξήγηση του όρου «Υπολογιστική Ρευστοδυναμική (CFD)» και η χρησιμότητα της στον επιστημονικό κλάδο του Μηχανικού. Με τη βοήθεια διαφορών διακριτοποιείται η εξίσωση μεταφοράς και διάχυσης θερμότητας πράγμα το οποίο δίνει την δυνατότητα να λυθεί με την χρήση ηλεκτρονικού υπολογιστή.
Ορίζεται το πρόβλημα στην μια διεύθυνση ως η ροή ρευστού σε σωλήνα αμελητέας διαμέτρου. Πραγματοποιείται αναλυτική λύση με την χρήση της γλώσσας προγραμματισμού Python. Ο κώδικας που δημιουργείται είναι δυναμικός. Δηλαδή, δεν λύνει μόνο ένα συγκεκριμένο πρόβλημα αλλά μια ομάδα προβλημάτων δίνοντας την δυνατότητα στον χρήστη να επιλέξει και να αλλάξει τιμές σε πολλές μεταβλητές. Στο πλαίσιο αυτό, γίνεται και η σύζευξη δυο ή περισσοτέρων σωλήνων χρησιμοποιώντας το ίδιο τμήμα του κώδικα. Παρουσιάζονται αριθμητικά παραδείγματα και ελέγχεται η ορθότητα του κώδικα.
Στις δυο διαστάσεις, το πρόβλημα αποτελείται από την θερμοκρασιακή κατανομή σε τετραγωνική πλάκα με ροή ρευστού στην επιφάνεια της. Βασιζόμενοι στο σκεπτικό της μιας διάστασης δημιουργείται ο κώδικας που επιλύει το συγκεκριμένο πρόβλημα, παρουσιάζονται παραδείγματα και ελέγχεται η ορθότητα του.
Τέλος, αναπτύσσεται κώδικας ο οποίος επιλύει το δυσδιάστατο πρόβλημα σε διάφορες γεωμετρίες με τη χρήση δομοστοιχειωτών γεωμετριών. Η επιλογή της γεωμετρίας γίνεται από ένα πλέγμα 3x3 πλακών. Για την ευκολότερη χρήση του κώδικα δημιουργείται ένα φιλικότερο προς τον χρήστη προγραμματιστικό περιβάλλον υπό την μορφή εφαρμογής.
Description
Keywords
Εξίσωση μεταφοράς θερμότητας, Εξίσωση διάχυσης θερμότητας, Υπολογιστική ρευστοδυναμική