Badanie procesów konwekcji swobodnej w obszarze stopionym dla wybranych geometrii

Marek Rebow

Abstract

Przedstawiono rezultaty badań eksperymentalnych i symulacji numerycznych dotyczących laminarnej konwekcji naturalnej wywołanej gradientem temperatury i sprzężonej jednocześnie z przemianą fazową ciecz - ciało stałe w wybranych substancjach jednoskładnikowych (czysta woda w zakresie temperatur obejmujących anomalię jej gestości, n-oktadekan, azotan manganawy, PCM30). Nadrzędnym celem tej pracy było dokładniejsze poznanie, zarówno w sposób jakościowy jak i przede wszystkim ilościowy, roli jaką odgrywają złożone mechanizmy transportu ciepła przy ruchomym froncie topnienia lub zestalania. Do realizacji w.w. celu pracy zaprojektowano i zbudowano w ITC PW stanowisko pomiarowe oparte na najnowszych technikach wizualizacji pola przepływu (DPIV - anemometria obrazu), i obrazu pola temperatury, poprzez rejestrację zmiany barwy zawiesin ciekłych kryształów (DPIT - termometria obrazu). Zakres przeprowadzonych badań doświadczalnych obejmował różnorodne przypadki zestalania i topnienia wody, n-oktadekanu, azotanu manganowego i PCM30, dla różnych warunków początkowych i brzegowych, w geometrii prostopadłościennej i sześciennej, przy dwóch różnych grubościach ścianek kuwety pomiarowej. Uzyskane wyniki zostały zaprezentowane w postaci obrazów torów cząstek wskaźnikowych, barwnych obrazów RGB, pól wektorów prędkości i linii stałej temperatury oraz rozkładów pionowej składowej prędkości płynu. Pokazano też chwilowe położenia frontu przemiany fazowej oraz zmiany w czasie objętości powstającej fazy stałej, dla których zaproponowano zależność kryterialną. Uzyskane wyniki eksperymentalne zostały wykorzystane jako swoisty rodzaj wzorca do weryfikacji fizykalnej wiarygodności, zaadoptowanego na potrzeby tej pracy, komercyjnego kodu komputerowego FIDAP, który posłużył do dalszej pogłębionej analizy ilościowej procesu przemiany fazowej z konwekcją w fazie ciekłej, np. do analizy wpływu warunku początkowego na tworzące się struktury przepływu i objętość fazy stałej.
Diploma typeDoctor of Philosophy
Author Marek Rebow (FPAE / IHE)
Marek Rebow,,
- The Institute of Heat Engineering
Title in PolishBadanie procesów konwekcji swobodnej w obszarze stopionym dla wybranych geometrii
Languagepl polski
Certifying UnitFaculty of Power and Aeronautical Engineering (FPAE)
Disciplineenergetics / (technology domain) / (technological sciences)
Defense Date05-11-2001
Supervisor Roman Domański (FPAE / IHE)
Roman Domański,,
- The Institute of Heat Engineering

Pages163
Keywords in Polishkonwekcja, przemiany fazowe, analiza numeryczna, symulacja komputerowa
Abstract in PolishPrzedstawiono rezultaty badań eksperymentalnych i symulacji numerycznych dotyczących laminarnej konwekcji naturalnej wywołanej gradientem temperatury i sprzężonej jednocześnie z przemianą fazową ciecz - ciało stałe w wybranych substancjach jednoskładnikowych (czysta woda w zakresie temperatur obejmujących anomalię jej gestości, n-oktadekan, azotan manganawy, PCM30). Nadrzędnym celem tej pracy było dokładniejsze poznanie, zarówno w sposób jakościowy jak i przede wszystkim ilościowy, roli jaką odgrywają złożone mechanizmy transportu ciepła przy ruchomym froncie topnienia lub zestalania. Do realizacji w.w. celu pracy zaprojektowano i zbudowano w ITC PW stanowisko pomiarowe oparte na najnowszych technikach wizualizacji pola przepływu (DPIV - anemometria obrazu), i obrazu pola temperatury, poprzez rejestrację zmiany barwy zawiesin ciekłych kryształów (DPIT - termometria obrazu). Zakres przeprowadzonych badań doświadczalnych obejmował różnorodne przypadki zestalania i topnienia wody, n-oktadekanu, azotanu manganowego i PCM30, dla różnych warunków początkowych i brzegowych, w geometrii prostopadłościennej i sześciennej, przy dwóch różnych grubościach ścianek kuwety pomiarowej. Uzyskane wyniki zostały zaprezentowane w postaci obrazów torów cząstek wskaźnikowych, barwnych obrazów RGB, pól wektorów prędkości i linii stałej temperatury oraz rozkładów pionowej składowej prędkości płynu. Pokazano też chwilowe położenia frontu przemiany fazowej oraz zmiany w czasie objętości powstającej fazy stałej, dla których zaproponowano zależność kryterialną. Uzyskane wyniki eksperymentalne zostały wykorzystane jako swoisty rodzaj wzorca do weryfikacji fizykalnej wiarygodności, zaadoptowanego na potrzeby tej pracy, komercyjnego kodu komputerowego FIDAP, który posłużył do dalszej pogłębionej analizy ilościowej procesu przemiany fazowej z konwekcją w fazie ciekłej, np. do analizy wpływu warunku początkowego na tworzące się struktury przepływu i objętość fazy stałej.
Thesis file
Rebow_Marek_badanie.pdf 11.08 MB
Citation count*4 (2015-07-23)

Get link to the record

Back
Confirmation
Are you sure?