Please use this identifier to cite or link to this item: http://hdl.handle.net/10889/14071
Title: Λεπτομερής καταγραφή του θερμικού πεδίου σε ελεύθερη μεταφορά πάνω από θερμαινόμενη πλάκα
Other Titles: Detailed recording of the thermal field in free convection over a heated plate
Authors: Ζαρρής, Λάμπρος
Keywords: Ελεύθερη μεταφορά
Μεταφορά θερμότητας
Keywords (translated): Free convection
Heat transfer
Abstract: Η εν λόγω διπλωματική εργασία εκπονήθηκε στα πλαίσια της μελέτης θερμικού πεδίου σε τυρβώδη ελεύθερη μεταφορά (συναγωγή) που αναπτύσσεται πάνω από μία θερμαινόμενη οριζόντια πλάκα. Παρόλο που πολλά παρόμοια πειράματα έχουν διεξαχθεί στο παρελθόν, η διαφοροποίηση της συγκεκριμένης εργασίας έγκειται στο γεγονός της ανοιχτής κοιλότητας που υπάρχει στο επάνω μέρος του πλαισίου, εντός του οποίου βρίσκεται η πλάκα, καθώς επίσης και στη λεπτομερή στατιστική ανάλυση του θερμικού πεδίου. Πιο συγκεκριμένα, το εν δυνάμει ρευστό είναι αέρας σε ατμοσφαιρική πίεση, ο λόγος πλευρών της κοιλότητας είναι Γ = 2 και οι επικρατούσες θερμοκρασιακές συνθήκες αντιστοιχούν σε αριθμούς Rayleigh (Ra) της τάξης του 108. Οι μετρήσεις της θερμοκρασίας έλαβαν χώρα εκατέρωθεν του κέντρου της άνω επιφάνειας της πλάκας με χρήση δύο θερμοζευγών υψηλής ακρίβειας. Αρχικά, γίνεται μια εισαγωγή στις τυρβώδεις ροές που προκύπτουν από ελεύθερη μεταφορά, καθώς και στην επίδραση της μεταφοράς θερμότητας με αγωγή στις ροές πολύ κοντά στις θερμές επιφάνειες. Στη συνέχεια παρουσιάζεται η πειραματική διάταξη που χρησιμοποιήθηκε για την εκτέλεση των θερμοκρασιακών μετρήσεων, ενώ γίνεται και σύντομη περιγραφή της διεξαγωγής των δύο πειραμάτων που έλαβαν χώρα. Η κύρια διαφορά αυτών ορίζεται από την διαφορετική θερμοροή που επικρατεί εντός του πλαισίου της κύριας διάταξης. Προχωρώντας, επεξηγείται αναλυτικά ο κώδικας που κατασκευάστηκε για τη μελέτη και στατιστική ανάλυση του θερμικού πεδίου. Αποτέλεσμα αυτού είναι η παρουσίαση των διαγραμμάτων κατανομής μέσου και τυρβώδους πεδίου των θερμοκρασιών μαζί με τα αντίστοιχα διαγράμματα των συντελεστών λοξότητας S και κυρτότητας F. Επιπροσθέτως, απεικονίζεται η εξάρτηση των δύο προαναφερθέντων συντελεστών από τα διαγράμματα συνάρτησης πυκνότητας πιθανότητας (PDF) με την ύπαρξη τυχαίας διαλειπτόμενης ροής εντός του πλαισίου. Τέλος, βάσει των διαγραμμάτων που προκύπτουν από τα δύο πειράματα, σχολιάζονται τα αριθμητικά αποτελέσματα και οι μορφές των PDFs, αναλύεται η φυσική σημασία τους, γίνονται συγκρίσεις με αντίστοιχες δημοσιεύσεις στο ίδιο ερευνητικό πεδίο και γίνονται προτάσεις για περαιτέρω έρευνα.
Abstract (translated): This dissertation was conducted in the context of studying the thermal field of a turbulent thermal free convection that was developed over a horizontal heated plate. Even though several experiments of this kind have taken place in the past, the difference of this thesis lies in the open cavity that exists in the upper edge of the casing, inside which the heated plate is stationed, as well as in the detailed statistical analysis of the thermal field. More specifically, the working fluid is air at atmospheric pressure, the aspect ratio of the cavity is Γ = 2 and the imposed temperature conditions correspond to Rayleigh numbers (Ra) of order 108. The temperature measurements were accomplished on both right and left side of the center of the upper surface of the plate using two thermocouples of high accuracy. Initially, an introduction in turbulent flows that result from free convection is made, including also the influence of heat transfer via conduction in flows very close to heated surfaces. Next, the experimental apparatus that was used for the temperature measurements is presented, whilst a short description of the two conducting experiments is taking place. The major difference between them is defined by the different heat flux that is prevalent inside the casing. Moving on, the code that was developed for the study and statistical analysis of the thermal field is explained in depth. Resulting from this code is the presentation of the distribution referring to the mean and rms fields of the temperatures along with the corresponding distributions of the skewness and flatness factors. Moreover, the dependence of those factors from the temperature PDFs with the existence of an intermittent flow is illustrated. Finally, based on the diagrams that derive from the two experiments, the numerical results and the form of the PDFs are discussed, as well as their natural meaning, comparisons are made with corresponding publication on the same research field and suggestions are proposed for further research.
Appears in Collections:Τμήμα Μηχανολόγων και Αεροναυπηγών Μηχανικ. (ΔΕ)

Files in This Item:
File Description SizeFormat 
Διπλωματική εργασία Ζαρρής Λάμπρος.pdf4.47 MBAdobe PDFView/Open


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