Please use this identifier to cite or link to this item: http://hdl.handle.net/10889/12664
Title: Υπολογιστική μελέτη με το SST k-ω μοντέλο τύρβης για 2D πολυφασική ροή αέρα-νερού-χαλαζιού γύρω από αεροτομή NACA 0012 με εφαρμογή σε πτερύγιο ανεμοκινητήρα
Other Titles: Computational study of a 2D air-water-hail multiphase flow over a NACA 0012 airfoil using the SST k-ω turbulence model, with application on a wind turbine blade
Authors: Πανόπουλος, Διονύσιος
Keywords: Αεροτομή
Τριφασική ροή
Keywords (translated): Airfoil
Three-phase flow
Hail
Abstract: Η παρούσα διπλωματική εργασία μελετά την επίδραση που έχει η τριφασική ροή αέρα-νερού-χαλαζιού στα αεροδυναμικά χαρακτηριστικά αεροτομής ΝACA 0012 για αριθμούς Reynolds Re=1e6 και Re=0.5e6 . Η ανάλυση πραγματοποιήθηκε με το λογισμικό ANSYS Fluent και χρησιμοποιήθηκε το μοντέλο τύρβης SST k-ω. Αρχικά γίνεται αναφορά στα αεροδυναμικά μεγέθη, στα χαρακτηριστικά της γεωμετρίας των αεροτομών καθώς και στον τρόπο υπολογισμού των αεροδυναμικών δυνάμεων. Στη συνέχεια παρατίθεται η έννοια των πολυφασικών ροών και περιγράφεται ο τρόπος με τον οποίο έγινε η προσομοίωση των σωματιδίων χαλαζιού και νερού. Το τέταρτο κεφάλαιο αναφέρεται στην υπολογιστική ρευστοδυναμική και στα μοντέλα τύρβης, με έμφαση στο μοντέλο SST k-ω το οποίο χρησιμοποιήθηκε στην εν λόγω εργασία. Τέλος, περιγράφεται το μοντέλο διακριτής φάσης (DPM) το οποίο χρησιμοποιήθηκε για την προσομοίωση της ροής των σωματιδίων χαλαζιού και νερού. Όσον αφορά την υπολογιστική μελέτη, αυτή πραγματοποιήθηκε σε δύο στάδια. Αρχικά μελετήθηκε η μονοφασική ροή αέρα γύρω από την αεροτομή, ενώ στην συνέχεια προστέθηκαν σωματίδια νερού και χαλαζιού ώστε να μελετηθεί η τριφασική ροή. Τα αποτελέσματα καταγράφηκαν και σχεδιάστηκαν διαγράμματα που απεικονίζουν τους αεροδυναμικούς συντελεστές CL και CD και για τις δύο περιπτώσεις ροής, για δέκα διαφορετικές γωνίες προσβολής. Εν συνεχεία απεικονίζονται γραφικά οι κατανομές της στατικής πίεσης και της ταχύτητας καθώς και της κατανομής των σωματιδίων στην αεροτομή. Τέλος γίνεται υπολογισμός του συντελεστή ισχύος τριπτέρυγου ανεμοκινητήρα οριζοντίου άξονα που φέρει αεροτομές NACA 0012 και παρουσιάζονται συγκεντρωτικά τα συμπεράσματα που απορρέουν από αυτή τη διπλωματική εργασία.
Abstract (translated): Τhis diploma thesis studies the effect of the three-phase air-water-hail flow on the aerodynamic characteristics of the NACA 0012 airfoil for numbers Reynolds Re=0.5e6 and Re=1e6. The analysis was performed with the ANSYS Fluent software and the SST k-ω turbo model was used. Initially, a reference is made to aerodynamic factors, airfoil geometry characteristics, and the way aerodynamic forces are calculated. The concept of multiphase flows is then presented, as well as the way in which the hail and water particles were simulated. The fourth chapter refers to computational fluid dynamics and turbulence models, with emphasis on the SST k-ω model used in this work. Then we describe the discrete phase model (DPM) which was used to simulate the flow of hail and water particles. The computational study was carried out in two stages. Initially, we studied the one-phase airflow around the airfoil, and then we added water and hail particles to study the three-phase flow. The results were recorded and plotted to illustrate the aerodynamic coefficients CL and CD for both flow conditions for ten different angles of attack. Also, the distributions of static pressure and velocity, as well as the distribution of particles on the airfoil, are graphically depicted. Finally, we calculate the power factor of a horizontal axis wind turbine with three NACA 0012 blades and then summarize the conclusions of this diploma thesis.
Appears in Collections:Τμήμα Μηχανολόγων και Αεροναυπηγών Μηχανικ. (ΔΕ)

Files in This Item:
File Description SizeFormat 
DT_M_Πανόπουλος_Διονύσιος_247006.pdf3.37 MBAdobe PDFView/Open


This item is licensed under a Creative Commons License Creative Commons