📄Работа №183654
Тема: ЧИСЛЕННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ЭФФЕКТА ЭНЕРГОРАЗДЕЛЕНИЯ РАНКА-ХИЛША
Характеристики работы
Тип работы
Дипломные работы, ВКР
Предмет
Физика
Объем:
45 листов
Год:
2018
Просмотров:
81
4450
руб.
🛒 Купить работу
Не подходит эта работа?
Закажите новую по вашим требованиям
Узнать цену на написание
Закажите новую по вашим требованиям
Представленный материал является образцом учебного исследования, примером структуры и содержания учебного исследования по заявленной теме. Размещён исключительно в информационных и ознакомительных целях.
Workspay.ru оказывает информационные услуги по сбору, обработке и структурированию материалов в соответствии с требованиями заказчика.
Размещение материала не означает публикацию произведения впервые и не предполагает передачу исключительных авторских прав третьим лицам.
Материал не предназначен для дословной сдачи в образовательные организации и требует самостоятельной переработки с соблюдением законодательства Российской Федерации об авторском праве и принципов академической добросовестности.
Авторские права на исходные материалы принадлежат их законным правообладателям. В случае возникновения вопросов, связанных с размещённым материалом, просим направить обращение через форму обратной связи.
Настоящий учебно-методический информационный материал размещён в ознакомительных и исследовательских целях и представляет собой пример учебного исследования. Не является готовым научным трудом и требует самостоятельной переработки.
📋 Содержание
Аннотация 2
ВВЕДЕНИЕ 5
1. Обзор литературы
1.1. Область применения вихревых труб 6
1.2. Гипотезы, объясняющие эффект Ранка-Хилша 9
1.3. Вихревые трубы. Виды вихревых труб 13
2. Моделирование эффекта Ранка-Хилша в двумерном приближении
2.1. Физическая постановка задачи 15
2.2. Математическая постановка задачи 16
2.3. Метод решения 18
2.4. Результаты численного моделирования 19
3. Трехмерное моделирование эффекта Ранка-Хилша
3.1. Физическая постановка задачи 23
3.2. Математическая постановка задачи 25
3.3. Метод решения 27
3.4. Результаты численного моделирования 28
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 41
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 42
ВВЕДЕНИЕ 5
1. Обзор литературы
1.1. Область применения вихревых труб 6
1.2. Гипотезы, объясняющие эффект Ранка-Хилша 9
1.3. Вихревые трубы. Виды вихревых труб 13
2. Моделирование эффекта Ранка-Хилша в двумерном приближении
2.1. Физическая постановка задачи 15
2.2. Математическая постановка задачи 16
2.3. Метод решения 18
2.4. Результаты численного моделирования 19
3. Трехмерное моделирование эффекта Ранка-Хилша
3.1. Физическая постановка задачи 23
3.2. Математическая постановка задачи 25
3.3. Метод решения 27
3.4. Результаты численного моделирования 28
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 41
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 42
📖 Аннотация
Работа посвящена численному моделированию эффекта энергоразделения Ранка-Хилша в вихревой трубе. Актуальность исследования обусловлена необходимостью создания энергоэффективных и экологичных холодильно-нагревательных систем, при этом ключевой проблемой остается недостаточно высокая энергетическая эффективность существующих вихревых устройств. В исследовании выполнено двумерное и трехмерное моделирование течения сжимаемого газа в двухконтурной вихревой трубе с использованием пакета ANSYS Fluent; уточненная гипотеза взаимодействия вихрей позволила описать процесс температурного разделения. Полученные термодинамические и гидродинамические характеристики подтвердили эффект энергоразделения, показана зависимость его эффективности от угла закрутки, давления на входе и, что существенно, от площади сечения выхода для горячего потока. Установлено, что выбор модели турбулентности не оказывает решающего влияния на интегральные параметры разделения. Практическая значимость результатов заключается в возможности их использования инженерами-разработчиками для оптимизации геометрии и режимов работы вихревых труб в системах сушки, очистки газов и подготовки паров нефтепродуктов, что отражено в работах Орлова А.Ю., Девисилова В.А. и Власенко В.С.
📖 Введение
В настоящее время использование вихревого эффекта для преобразования тепловой энергии становится актуальным. Эффект Ранка-Хилша или вихревой эффект впервые был обнаружен в конце 20-х годов французским инженером Жозефом Ранком при измерении температуры в промышленном циклоне, исследованиями вихревого аппарата занимался Роберт Хилш. Данный эффект характеризуется разделением в процессе закрутки жидкости или газа в цилиндрической или конической камере на две части. В центральном закрученном потоке наблюдается снижение температуры, тогда как на периферии повышение температуры. Актуальность исследования данного эффекта заключается в том, что вихревая труба Ранка-Хилша, при сравнительно технической простоте изготовления, позволяет достичь большой степени температурного разделения потока. Также, рассматриваемое устройство является экономным, безопасным, компактным и надёжным в промышленной эксплуатации.[1]. Двухконтурные вихревые трубы дают возможность значительно сократить мощность, требуемую на достижение заданной температуры потока при помощи увеличения количества холодного потока газа, температуры которого остается постоянной .
В настоящее время в связи с повышением внимания к экологии и энергосбережению вопрос о создании крупномасштабных холодильно-нагревательных систем на базе вихревой трубы становится все более актуальным. Одним из недостатков является недостаточно высокая энергетическая эффективность вихревых устройств [11].
Целью данной работы является изучение эффекта Ранка-Хилша, и проведение численного моделирования температурного разделения потока в вихревой трубе на основе пакета программ Апзуз-Ниепи.
В настоящее время в связи с повышением внимания к экологии и энергосбережению вопрос о создании крупномасштабных холодильно-нагревательных систем на базе вихревой трубы становится все более актуальным. Одним из недостатков является недостаточно высокая энергетическая эффективность вихревых устройств [11].
Целью данной работы является изучение эффекта Ранка-Хилша, и проведение численного моделирования температурного разделения потока в вихревой трубе на основе пакета программ Апзуз-Ниепи.
✅ Заключение
Уточненная гипотеза взаимодействия вихрей позволяет объяснить практически все характерные особенности температурного процесса разделения в вихревых трубах и позволяет рассчитать параметры охлажденного и подогретого потоков на выходе, а также определить их параметры распределения по всей камере температурного разделения.
В вихревой трубе в процессе закрутки образуются два закрученных потока квазипотенциальный периферийный и вынужденный приосевой с противоположно направленной осевой компонентой скорости, между которыми происходит энергообмен при наличии в приосевой области развитой турбулентности, интенсивность которой существенна. Течение в вихревой трубе существенно неустойчиво.
В настоящей работе описана математическая модель закрученного течения турбулентного сжимаемого газа, возникающего в двухконтурной вихревой трубе, и представлены результаты ее реализации в пакете Апзуз-Ниепй
Проведено численное моделирование двумерного течения в вихревой трубе Ранка- Хилша. Получены термодинамические и гидродинамические характеристики, которые подтверждают эффект температурного разделения. Показана зависимость температурного разделения от угла закрутки и величины давления,задающегося на входе.Для двумерной модели вихревой трубы проводились расчеты с использованием различных моделей турбулентности. Было выявлено, что выбор модели турбулентности, для решения уравнений не сильно влияет на интегральные составляющие долей холодного и нагретого потока, а так же не оказывают существенного влияния на температурное разделение в вихревой камере.
Проведено численное моделирование трехмерного течения потока газа в вихревой трубе Ранка-Хилша. Получены термодинамические и гидродинамические характеристики, которые подтверждают эффект температурного разделения потока.
Проведено исследование влияния площади поперечного сечения выхода для горячего газа на эффект температурного разделения. Выявлено что для вихревой трубы с меньшей площади сечения на выходе горячего потока эффективность температурного разделения намного выше, тогда как у вихревой трубы с большей площадью сечения на выходе горячего потока температура практически не меняется.
В вихревой трубе в процессе закрутки образуются два закрученных потока квазипотенциальный периферийный и вынужденный приосевой с противоположно направленной осевой компонентой скорости, между которыми происходит энергообмен при наличии в приосевой области развитой турбулентности, интенсивность которой существенна. Течение в вихревой трубе существенно неустойчиво.
В настоящей работе описана математическая модель закрученного течения турбулентного сжимаемого газа, возникающего в двухконтурной вихревой трубе, и представлены результаты ее реализации в пакете Апзуз-Ниепй
Проведено численное моделирование двумерного течения в вихревой трубе Ранка- Хилша. Получены термодинамические и гидродинамические характеристики, которые подтверждают эффект температурного разделения. Показана зависимость температурного разделения от угла закрутки и величины давления,задающегося на входе.Для двумерной модели вихревой трубы проводились расчеты с использованием различных моделей турбулентности. Было выявлено, что выбор модели турбулентности, для решения уравнений не сильно влияет на интегральные составляющие долей холодного и нагретого потока, а так же не оказывают существенного влияния на температурное разделение в вихревой камере.
Проведено численное моделирование трехмерного течения потока газа в вихревой трубе Ранка-Хилша. Получены термодинамические и гидродинамические характеристики, которые подтверждают эффект температурного разделения потока.
Проведено исследование влияния площади поперечного сечения выхода для горячего газа на эффект температурного разделения. Выявлено что для вихревой трубы с меньшей площади сечения на выходе горячего потока эффективность температурного разделения намного выше, тогда как у вихревой трубы с большей площадью сечения на выходе горячего потока температура практически не меняется.
ИЛИ
Поиск аналога
📕 Список литературы
🖼 Скриншоты
🛒 Оформить заказ
⚡ Работу высылаем в течении 5 минут после оплаты.