Please use this identifier to cite or link to this item: http://hdl.handle.net/10889/13391
Title: Υπολογιστική μελέτη με διάφορα μοντέλα τύρβης για 2D πολυφασική ροή αέρα-νερού-χαλαζιού γύρω από αεροτομή S809, με εφαρμογή σε πτερύγιο ανεμοκινητήρα
Other Titles: Computational study of 2D air-water-hail multiphase flow over a S809 airfoil for different turbulence models, with application on wind turbine blades
Authors: Γεωργακόπουλος, Αλέξιος-Γεράσιμος
Λέκκας, Δημήτριος
Keywords: Τριφασική ροή
Αεροτομή
Υπολογιστική ρευστοδυναμική
Χαλάζι
Keywords (translated): Three-phase flow
Airfoil
Computational fluid dynamics (CFD)
Hail
Abstract: Κύριος σκοπός της συγκεκριμένης διπλωματικής εργασίας είναι η μελέτη της επίδρασης της τριφασικής ροής αέρα–νερού–χαλαζιού στα αεροδυναμικά χαρακτηριστικά μίας αεροτομής S809, για αριθμούς Reynolds Re = 1.5x10^6 και Re = 2.5x10^6. Επίσης, υπολογίζεται η μείωση του συντελεστή ισχύος ενός ανεμοκινητήρα υπό την επίδραση της συγκεκριμένης τριφασικής ροής. Αρχικά, πραγματοποιούνται αναφορές σε βασικά αεροδυναμικά μεγέθη, στα γεωμετρικά χαρακτηριστικά των αεροτομών, καθώς και στον υπολογισμό των βασικών αεροδυναμικών δυνάμεων. Έπειτα, περιγράφεται η έννοια των πολυφασικών ροών και ο τρόπος προσομοίωσης τόσο των σωματιδίων χαλαζιού, όσο και των σταγόνων νερού. Στο τέταρτο κεφάλαιο γίνεται αναφορά στις βασικές αρχές της υπολογιστικής ρευστοδυναμικής και στα μοντέλα τύρβης SST k-ω και Realizable k-ε, που χρησιμοποιήθηκαν στη συγκεκριμένη εργασία. Ακολουθούν οι προσεγγίσεις Euler–Lagrange και Euler–Euler , όπου χρησιμοποιούνται για τη μοντελοποίηση των πολυφασικών ροών. Επίσης, γίνεται αναφορά στο μοντέλο διακριτής φάσης (Discrete Phase Model – DPM), με το οποίο πραγματοποιήθηκε η ροή των σωματιδίων χαλαζιού και νερού. Στη συνέχεια παρουσιάζονται τα αποτελέσματα που προέκυψαν από την υπολογιστική μελέτη, η οποία πραγματοποιήθηκε σε δύο στάδια. Πρώτα έγινε μελέτη της μονοφασικής ροής αέρα γύρω από την αεροτομή κι έπειτα της τριφασικής ροής αέρα–νερού–χαλαζιού. Τέλος, γίνεται εκτίμηση του συντελεστή ισχύος ανεμοκινητήρα, με πτερύγια κατασκευασμένα από την αεροτομή S809, με χρήση του εμπειρικού τύπου του Wilson, καθώς και παρουσιάζονται συγκεντρωτικά τα συμπεράσματα της συγκεκριμένης διπλωματικής εργασίας.
Abstract (translated): The aim of the present diploma thesis is the computational study of the aerodynamic behavior of S809 airfoil in air-water-hail three-phase flow, for two Reynolds numbers Re = 1.5x10^6 and Re = 2.5x10^6. Also, the power coefficient of wind turbine under the impulse of the three-phase flow is estimated. Initially, references are made to the basic aerodynamic magnitudes, the geometric characteristics of the airfoil and the calculation of the basic aerodynamic forces. Afterwards, a description of what a multiphase flow means and the way of how the particles of water and hail are being simulated, follows. The fourth chapter presents the basic principles of computational fluid dynamics and turbulence models of SST k-ω and Realizable k-ε, which have been selected for this specific study. The Euler-Lagrange and Euler-Euler approaches, which model multiphase flows, and the Discrete Phase Model (DPM), which simulates the flow of water and hail particles, are described. In addition to that, the results of the computational study are presented. The computational study completed in two stages, first the air one-phase flow took place and then, the air-water-hail three-phase flow. Finally, the power coefficient of wind turbine with blades made by S809 airfoil is estimated, using the Wilson’s empirical equation and the conclusions of this thesis are presented.
Appears in Collections:Τμήμα Μηχανολόγων και Αεροναυπηγών Μηχανικ. (ΔΕ)

Files in This Item:
File Description SizeFormat 
Georgakopoulos(aer).pdf6.04 MBAdobe PDFView/Open


Items in DSpace are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.