Please use this identifier to cite or link to this item: http://hdl.handle.net/10889/13437
Title: Αριθμητική προσομοίωση 2D πολυφασικής ροής αέρα-νερού-χαλαζιού γύρω από αεροτομή S809 για αριθμό Reynolds Re=1.76 x 10^6
Other Titles: Numerical simulation of a 2D air-water-hail multiphase flow over a S809 airfoil for Reynolds number Re=1.76 x 10^6
Authors: Τσεκούρας, Γεώργιος
Keywords: Πολυφασική ροή
Υπολογιστική ρευστοδυναμική
Keywords (translated): Airfoil
S809
CFD
Abstract: Το αντικείμενο της παρούσας διπλωματικής εργασίας είναι η υπολογιστική μελέτη της τριφασικής ροής αέρα-νερού-χαλαζιού γύρω από την αεροτομή S809 για αριθμό Reynolds . Η επίλυση πραγματώθηκε με το λογισμικό υπολογιστικής ρευστοδυναμικής ANSYS Fluent, με χρήση του μοντέλου τύρβης k-e Realizable. Καταρχάς, παρατίθεται το βασικό θεωρητικό υπόβαθρο για την κατανόηση της αεροδυναμικής και των μεγεθών της, η όποια σαν επιστήμη αποτελεί την βάση της συγκεκριμένης εργασίας. Στην συνεχεία γίνεται μια αναφορά στα χαρακτηριστικά των αεροτομών και στον τρόπο υπολογισμού των αεροδυναμικών δυνάμεων. Το επόμενο κεφάλαιο αναφέρεται στην θεωρία των πολυφασικών ροών και στην διαδικασία μοντελοποίησης των φαινομένων βροχόπτωσης και χαλαζόπτωσης, αναφέροντας τις παραδοχές που έγιναν ώστε να προσομοιωθούν τα φαινόμενα αυτά στο λογισμικό. Στο τέταρτο κεφάλαιο γίνεται μια ανάλυση της υπολογιστικής ρευστοδυναμικής με σκοπό την κατανόηση της διαδικασίας που ακολουθήθηκε κατά την επίλυση. Αναφέρονται τα βασικά μεγέθη της και παρατίθενται τα μοντέλα τύρβης, δίνοντας έμφαση στο μοντέλο k-ε Realizable το όποιο αποτέλεσε την επιλογή για την ζητούμενη επίλυση. Τέλος, αναλύονται οι προσεγγίσεις Euler–Lagrange και Euler–Euler και παρουσιάζεται το μοντέλο διακριτής φάσης (DPM), το όποιο αποτελεί το εργαλείο ανάλυσης της τριφασικής ροής και με το όποιο προσομοιώθηκε η ροη των σωματιδίων. Στο δεύτερο μέρος της εργασίας παρατίθενται τα εξαχθέντα αποτελέσματα. Η διαδικασία χωρίστηκε σε δυο επιμέρους σταδία : την ανάλυση της μονοφασικής ροής αέρα και την ανάλυσης της τριφασικής ροής αέρα-νερού-σωματιδίων. Και για τις δυο περιπτώσεις κατεγράφησαν οι συντελεστές άνωσης και αντίστασης για δέκα διαφορετικές γωνίες προσβολής και στην συνεχεία συγκριθήκαν μέσω διαγραμμάτων για την εξαγωγή συμπερασμάτων. Επίσης, οι κατανομές πίεσης, ταχύτητας καθώς και τα διανύσματα ταχύτητας απεικονίζονται γραφικά και για τις δυο ροές, ενώ για την τριφασική ροη δίνονται οι παραστάσεις των κατανομών των σωματιδίων. Ως τελευταίο βήμα, υπολογίζεται ο συντελεστής ισχύος ενός τριπτέρυγου ανεμοκινητήρα που φέρει αεροτομή S809 και εξάγονται τα τελικά συμπεράσματα που προκύπτουν από την συγκεκριμένη διπλωματική εργασία.
Abstract (translated): This diploma thesis aims in performing a two-dimensional computational study of the aerodynamic behavior of an S809 airfoil in air-water-hail multiphase flow. The analysis was completed with the CFD software ANSYS Fluent, for Reynolds number , using the k –ε Realizable turbulence model . The main purpose of this task, was to examine the effect of the three phase flow on the wind turbine’s performance. Initially, the basic aerodynamic background is presented, and a reference is made concerning the aerodynamic forces, the airfoil’s geometry, characteristics and nomenclature. Then the theory of multiphase flows is presented, emphasizing mostly on the way rainfall and hailstorm has been simulated. The fourth chapter introduces the concept of Computational Fluid Mechanics. Both the basic principles and turbulence models are expressed mathematically, and especially k –ε Realizable model which has been selected for this study. Afterwards, the Euler-Lagrange and Euler-Euler approaches as well as the Discrete Phase Model (DPM), are described, because they are the fundamental concepts of multiphase flow modeling and simulation. The results of aerodynamics forces, static pressure and velocity are presented in chapter five, and the a comparison between air one phase flow and the multiphase flow is made. Finally, the power coefficient of a horizontal wind turbine with blades made by S809 airfoil is estimated and then we 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_Τσεκούρας_Γεώργιος_246842.pdf2.38 MBAdobe PDFView/Open


This item is licensed under a Creative Commons License Creative Commons