Please use this identifier to cite or link to this item: http://hdl.handle.net/10889/14676
Full metadata record
DC FieldValueLanguage
dc.contributor.authorΓλύκας, Μάρκος-
dc.contributor.otherGlykas, Markos-
dc.date.accessioned2021-03-12T07:06:54Z-
dc.date.available2021-03-12T07:06:54Z-
dc.date.copyright2021-03-10-
dc.identifier.urihttp://hdl.handle.net/10889/14676-
dc.description.abstractΣτην παρούσα διπλωματική εργασία πραγματοποιήθηκε η πειραματική και υπολογιστική ανάλυση, μέσω του ANSYS Fluent, για τον διαχωρισμό διφασικής ροής αέρα-νερού σε διάταξη διαχωρισμού τύπου Τ (T-Junction) με κλίση πλευρικού αγωγού 30ο . Η ανάλυση ουσιαστικά αποτελείται από δύο μέρη, το πειραματικό και το υπολογιστικό και αποσκοπεί στην σύγκριση των δύο αυτών μεθόδων. Το αποτέλεσμα προς σύγκριση είναι ο βαθμός διαχωρισμού της διφασικής ροής για δώδεκα ζευγάρια ογκομετρικών παροχών αέρα νερού. Συγκεκριμένα, οι μετρήσεις έγιναν για τρείς ογκομετρικές παροχές αέρα και τέσσερις νερού. Οι παροχές του αέρα είναι οι Qa1 = 18 L/min, Qa2 = 30 L/min και Qa3 = 40 L/min και του νερού οι Qw1 = 8.33 L/min, Qw2 = 16.7 L/min, Qw3=25 L/min και Qw4 = 33.3 L/min. Σημαντική σύγκριση μεταξύ υπολογιστικής και πειραματικής διαδικασίας είναι επίσης η οπτικοποίηση της κατανομή των φάσεων. Επιπρόσθετα, μέσω της υπολογιστικής προσομοίωσης μελετήθηκε η πτώση πίεσης κατά μήκος του οριζόντιου αγωγού και συγκρίθηκε με τα θεωρητικά μοντέλα (εμπειρικά και φαινομενολογικά). Στα εμπειρικά κατατάσσονται το Ομογενές και το μοντέλο Muller-Steinhagen & Heck ενώ στα φαινομενολογικά το Beattie&Whalley και Olujic. Επίσης, υπολογίζεται το κλάσμα κενού το οποίο συγκρίνεται με το θεωρητικό μοντέλο του Premoli και τέλος υπολογίζεται το ποσοστό συμπαράσυρσης της υγρής φάσης στον πλευρικό αγωγό των 30ο . Όσον αφορά το πειραματικό μέρος, στην παρούσα διπλωματική παρουσιάζονται και αναλύονται όλα τα χαρακτηριστικά που συνέλαβαν στην ορθή εκπόνηση της πειραματικής διαδικασίας. Αρχικά παρατίθενται φωτογραφίες της πειραματικής διάταξης και αναλύονται εκτενώς όλα τα μετρητικά και μη όργανα. Ειδικότερα παρατίθενται τα κατασκευαστικά σχέδια των επιμέρους πειραματικών οργάνων καθώς και ο τρόπος λειτουργίας τους. Στην συνέχεια αναλύεται πλήρως ο τρόπος με τον οποίο πραγματοποιείται το πείραμα. Συγκεκριμένα παρουσιάζεται η διαδικασία έναρξης, εναλλαγής μεταξύ των ογκομετρικών παροχών και λήξης του πειράματος. Σε πρώτο στάδιο μετριέται η ογκομετρική παροχή του αέρα και έπειτα του νερού ώστε να γίνει η εισαγωγή του διφασικού μίγματος στους αγωγούς. Έπειτα μετριέται στο διάστημα των τριών (3) λεπτών η συνολική παροχή μάζας του αέρα στην έξοδο του πλευρικού αγωγού. Βρίσκοντας τον μέσο όρο του αποτελέσματος για το συγκεκριμένο χρονικό διάστημα και διαιρώντας τον με την παροχή μάζας του αέρα που εισέρχεται στην εγκατάσταση υπολογίζεται ο βαθμός διαχωρισμού. Το αποτέλεσμα αυτό συγκρίνεται στο τελευταίο κεφάλαιο της εργασίας με την αντίστοιχη τιμή που προέκυψε από την υπολογιστική ανάλυση του ANSYS Fluent. Για την υλοποίηση της υπολογιστικής μοντελοποίησης προαπαιτείται μια σειρά θεωρητικών γνώσεων και μεθόδων. Συνεπώς, αρχικά παρουσιάζονται υπολογιστικές και θεωρητικές μέθοδοι για την ολική κατανόηση του φαινομένου. Ειδικότερα, αναφέρονται στοιχεία θεωρίας που αφορούν τις πολυφασικές ροές, τις τυρβώδεις ροές και τους διαχωριστές τύπου Τ. Στην συνέχεια υπολογίζονται κάποια απαραίτητα δεδομένα για την υπολογιστική διαδικασία όπως το ύψος του πρώτου υπολογιστικού κελιού, η διατμητική τάση στο τοίχωμα του αγωγού και το μήκος του αγωγού εισόδου. Ένας από τους στόχους της παρούσας διπλωματικής εργασίας είναι η σύγκριση των αποτελεσμάτων από το ANSYS Fluent με διάφορα θεωρητικά μοντέλα. Συγκεκριμένα, υπολογίζεται το κλάσμα κενού μέσω του εμπειρικού μοντέλου του Premoli και συγκρίνεται με την αντίστοιχη τιμή που προκύπτει από την υπολογιστική προσομοίωση. Έπειτα, υπολογίζεται η πτώση πίεσης μέσω των θεωρητικών μοντέλων που προαναφέρθηκαν και συγκρίνονται με την αντίστοιχη τιμή από την υπολογιστική διαδικασία. Σημειώνεται, ότι ο υπολογισμός του κλάσματος κενού καθώς και η πτώση πίεσης στο υπολογιστικό περιβάλλον του Fluent προκύπτουν από μετρήσεις σε συγκεκριμένα σημεία του αγωγού μέσω ειδικών επιφανειών εγκάρσιων προς την ροή (Surface Planes). Συμπερασματικά, στα αποτελέσματα που προκύπτουν μέσω της υπολογιστικής ανάλυσης, τόσο για τον βαθμό διαχωρισμού και το κλάσμα κενού όσο και για την πτώση πίεσης, δεν υπάρχει αναλογία σύγκρισης με τις αντίστοιχες πειραματικές και θεωρητικές τιμές. Συγκεκριμένα, τα αποτελέσματα που προέκυψαν δεν έχουν σταθερή μεταβολή των τιμών τους ανάλογα με τις διάφορες περιπτώσεις των ογκομετρικών παροχών αέρα-νερού. Σε γενικές γραμμές όμως, παρόλο που μπορεί να υπάρχουν μεταβολές στην σταθερότητα των τιμών τα αποτελέσματα της υπολογιστικής προσομοίωσης συγκλίνουν σε μεγάλο ποσοστό στις πειραματικές και θεωρητικές τιμές. Συνεπώς, η εκπόνηση της υπολογιστικής ανάλυσης προσομοιώνει με σημαντική ακρίβεια την πειραματική διαδικασία.el
dc.language.isogrel
dc.subjectΔιακλάδωση τύπου Τel
dc.subjectΔιφασική ροή αέρα νερούel
dc.subjectΒαθμός διαχωρισμούel
dc.subjectΠτώση πίεσηςel
dc.titleΥπολογιστική και πειραματική διερεύνηση διφασικής ροής αέρα-νερού σε διάταξη διαχωρισμού με πλευρικό βραχίονα διακλάδωσης τύπου Τ υπό κλίση 30οel
dc.title.alternativeNumerical and experimental investigation of air-water flow passing through a T-junction branch tilted at 30οel
dc.description.translatedabstractIn this thesis, the experimental and computational analysis was carried out, through ANSYS Fluent, for the separation of two-phase air-water flow in a T-Junction type separation device with a side pipeline slope 30o . The analysis essentially consists of two parts, the experimental and the computational and aims to compare these two methods. The result to be compared is the degree of separation of the two-phase flow for twelve pairs of volumetric air-water supplies. In particular, the experimental and computational procedure for three volumetric air and four water supplies was carried out. The air supplies are Qw1 = 18 L / min, Qw2 = 30 L/min and Qw3 = 40 L/min and water supplies are Qw1 = 8.33 L/min, Qw2 = 16.7 L/min, Qw3=25 L/min and Qw4 = 33.3 L / min. An important comparison between the computational and experimental process is also the visualization of the distribution of phases. In addition, through the computational simulation, the pressure drop along the horizontal conductor was studied and compared with the theoretical models (empirical and phenomenological). In empirical, the Homogeneous and the Muller Steinhagen & Heck model is classified, while in phenomenological, the Beattie&Whalley and Olujic. Also, the vacuum fraction is calculated which is compared with the theoretical model of Premoli and finally the percentage of compaction of the liquid phase in the side conductor of 30o is calculated. With regard to the experimental part of the work, the present thesis presents and analyzes all the features conceived in the proper elaboration of the experimental process. Initially, photographs of the experimental device are given and all measuring and non-measuring instruments are extensively analyzed. In particular, the construction plans of the experimental instruments and their mode of operation are listed. The way in which the experiment is conducted is then fully analyzed. In particular, the process of starting, alternating between volumetric benefits and ending the experiment is presented. In the first stage, the volumetric supply of air and then water is measured in order to introduce the two-phase mixture into the ducts. The total air mass flow at the side duct outlet is then measured at the interval of three (3) minutes finding the average of the result for the specified time and dividing it by the mass supply of air entering the facility, the degree of separation is calculated. This result is compared in the last chapter of the work with the corresponding value derived from the computational analysis of ANSYS Fluent. A series of theoretical knowledge and methods is required for the implementation of computational simulation. Therefore, first of all, computational and theoretical methods for comprehensively understanding the phenomenon are presented. In particular, elements of theory concerning multiphase flows, turbulent flows and T-type separators are mentioned. Then some necessary data are calculated for the computational process such as the height of the first computational cell, the shear stress on the wall of the pipeline and the length of the input pipeline. One of the objectives of this thesis is to compare results from computational simulation with various theoretical models. In particular, the vacuum fraction is calculated through the empirical model of Premoli and compared with the corresponding value obtained from the computational simulation. Then, the pressure drop is calculated through the theoretical models mentioned above and compared with the corresponding value by the computational process. It is noted that the calculation of the vacuum fraction and the pressure drop in the computational environment of the Fluent result from measurements at specific points of the pipeline through special surfaces transverse to the flow (Surface plans). In conclusion, in the results obtained through computational analysis, both for the degree of separation and the gap fraction and for the pressure drop, there is no comparison ratio with the corresponding experimental and theoretical values. In particular, the results obtained do not have a constant change in their values depending on the different cases of volumetric air-water supplies. In general, however, although there may be changes in price stability, the results of the computational simulation converge largely on experimental and theoretical values. Therefore, the elaboration of the computational analysis simulates with considerable accuracy the experimental process Keywords T-type branching, Experimental & Computational process, Two-phase air-water flow, Degree of separation, Vacuum fraction, Pressure Dropel
dc.subject.alternativeT-type branchingel
dc.subject.alternativeTwo-phase air-water flowel
dc.subject.alternativeDegree of separationel
dc.subject.alternativePressure dropel
dc.degreegraduateThesisel
datacite.rightshttp://purl.org/coar/access_right/c_abf2el
oaire.licenseConditionnullel
datacite.contributor.SupervisorΔιονύσιος-Ελευθέριος Μάργαρης-
Appears in Collections:Τμήμα Μηχανολόγων και Αεροναυπηγών Μηχανικ. (ΔΕ)

Files in This Item:
File Description SizeFormat 
DT_M_GLYKAS_MARKOS_1047284.pdf3.44 MBAdobe PDFView/Open


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