Modelování proudění v zařízeních procesního průmyslu

Abstract

Tato diplomová práce se zabývá vlivem zjednodušené geometrie na výpočet pomocí počítačového modelování proudění. Konkrétně se jedná o možnost náhrady části trubky porézní vrstvou, která má odpovídající tlakovou ztrátu jako nahrazený úsek. Řešen je také přestup tepla a jeho vliv na proudění a tlakovou ztrátu. Jako nejúčinnější řešení se ukázalo zakomponování vlivu přestupu tepla na tlakovou ztrátu do porézní vrstvy. Toto řešení nevyžaduje použití rovnice energie a je tudíž nejméně výpočetně nákladné. Získané poznatky jsou poté testovány na modelu reálného výměníku tepla, který má problémy se zanášením a distribucí proudu. Náhrada porézní vrstvou se ukázala jako spolehlivé řešení. Dalším bodem práce je testování závislosti výpočtu turbulentního difúzního spalování na jemnosti výpočetní sítě. K tomuto účelu byl využit model spalovací komory. Po prvním výpočtu byla výpočetní síť, na základě výsledků, zjemněna v oblasti vířiče a v oblasti plamene, kde dochází k největším gradientům. Po adaptaci výpočetní sítě bylo dosaženo téměř dvojnásobného počtu buněk a výpočet byl opakován. Výpočet s adaptovanou výpočetní sítí se ukázal být mnohokrát časově náročnější a byl proto zastaven jelikož přesahuje rámec této práce. Předběžné výsledky byly zpracovány.

This master thesis is aimed to simplify geometry for the purpose of computational fluid dynamics simulations and its influence on the result. A possibility to replace a part of the heat exchangers tube by a porous zone is examined. The porous zone has the same pressure drop as the missing part. Afterwards the heat transfer and its influence on flow and pressure drop is examined. The most effective is to include the heat transfer effect on the pressure drop directly into the porous zone. This approach does not require to solve energy equation. Therefore it takes less computational power. Gained findings are then applied to the real heat exchanger, which has chocking and distribution problems. The porous zone replacement turn out to be a reliable solution. As the next step there was tested the calculation independence on the mesh quality. Burner test chamber was used for this purpose. The mesh was adapted, based on results, after the first calculation. The mesh was refined in a region of swirl and in a region of flame, where were the biggest gradients. The mesh size was almost doubled after the adaptation and calculation was repeated. The calculation with adapted mesh turned to be very time demanding and beyond the scope of this thesis. Preliminary results were processed.