2005. december 15.
I. A CFD alkalmazási területei Néhány érdekes korábbi CFD projekt Kristóf Gergely egyetemi docens
BME Áramlástan Tanszék
Járműipari projektek
Üzemanyag szivattyú /VISTEON/
Áramlás katalizátor blokkban /Mercedes-Benz/
Fékszelepek modellezése /Knorr-Bremse/
Égés hengertérben /AVL/
Energetikai projektek
Oroszlányi Erőmű
Transzelektro kazán
Siemens gőzturbina
Dunamenti Erőmű
Szellőzés, légkondicionálás, tűzvédelem
Nemzeti Filharmónia ING Bank székháza
Budapest Sportaréna
Magyar Állami Operaház
Budapest Sportaréna
Kohászattal kapcsolatos projektek
Poros gázok elszívása
Üstmetalurgia
A LES ipari alkalmazása M8 autópálya hídjának dinamikus szélterhelése
Áramvonalak
Leúszó örvények
II. Kevert reaktorok vizsgálata - A CFD elemzés folyamata - Keverés jóságának értékelése
Steril fermentor áramlástani vizsgálata /Richter-Gedeon Rt./
•Mi okozza a csapágyak rezgését? •Vannak-e rosszul levegőztetett zónák?
Gyógyszeripar Légbuborékok mozgása steril fermentorban
2D modell
3D modell
Gyógyszeripar Egy módszer a keverés hatásosságának kimutatására
0.5
0.6
0.8
Áramvonalon átlagolt levegő koncentráció
1.0
A Harkányi Gyógyfürdő III. medencéjének szimulációs vizsgálata Célok, megválaszolandó kérdések: 1. A medence átalakítását követően milyen áramkép alakul ki? Vannak-e nagy örvények, holt terek a medencében? 2. Milyen a szabad aktív klór koncentrációjának megoszlása a medencében? 3. Milyen a fürdővíz tartózkodási idejének megoszlása a medencében? 4. Hol várható hideg zónák kialakulása a medencében?
Geometriai modell Padló elfolyó 50 liter/sec Bukóél túlfolyók 14 liter/sec Sugaras vízbevezetés (38 pontban) 64 liter/sec 40 m
30 m
A térbeli felbontás finomsága
Cellaméret: 0,14 x 0,14 x 0,14 m3 Cellaszám: 470 000
Az áramlás szerkezete 1.
Az áramlás szerkezete 2.
Az áramlás szerkezete 3.
Szabad aktív klór fogyása Mérési eredmények Fluent-tel álló vízre számított
mg/liter
sec
Szabad aktív klór eloszlása 1.
Szabad aktív klór minimuma
belépő
mg/liter kilépő
medence minimum
sec
Szabad aktív klór eloszlása 2.
A tartózkodási idő számítása
mg/liter
sec
c = c0
t − e τ
c0 t = τ ln c
A fürdővíz tartózkodási ideje
A fürdővíz hőmérséklete
Helyszíni filmfelvételek
fal
2.nézet
1.nézet
Rothasztó tornyok szimulációja Termofil
Mezofil
Konzulens: Dr. Kristóf Gergely Doktorandusz: Csécs Ákos CFD problémák: - Keverő modellezése - Keverés jóságának értelmezése
H = 19.2 m D = 12.5 m
H = 19.4 m D = 16.9 m
Az üzemeltetők által feltett kérdések 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7.
Megfelelő-e a keverő által létesített áramlási sebesség a rothasztók nagy részében? Elég nagyok-e a perdülettörő elemek a termofil toronyban, nem jön-e forgásba az iszap? Vannak-e nagy térfogatú holt terek? Van-e hidraulikai rövidzár a beömlés és az elvezetés között? Teljes keverésű biokémiai reaktorként működnek-e a rothasztók? Mennyire csökkenti a tartózkodási időt a szakaszos üzem? Képes-e az ülepedőképes pelyheket a jelenlegi keverés lebegésben tartani?
A termofil rothasztó torony geometriai modellezése
Numerikus háló, a számítás időigénye 1. Modell: számított áramkép rotorral
Háló cellaszám: 820000 Futásidő (3 proc. Cluster): - 8 perces áramkép: 3 hét
2. Modell: egyszerűsített keverő; tartózkodási idő
Háló cellaszám: 680000 Futásidő (2 proc. PC): - stac. áramkép: 4 nap - tart. idő 10 napos áramkép esetén: 2 nap
Keverőkön átáramló iszapmennyiség [m3/s] 1. keverő
0,85
2. keverő
2,7
3. keverő
3,5
Számolt térfogatáram összesen:
7,05
ABS által számolt össz.térfogatáram:
7,715
Abszolút sebesség eloszlás 0.1 - 0.5 m/s
Áramvonalak a mezofil rothasztóban /sebesség szerint színezve/
Friss iszap elkeveredése a mezofil rothasztóban Számított tartózkodási idő / átlagos tartózkodási idő [%]
Friss iszap elkeveredése a termofil rothasztóban Számított tartózkodási idő / átlagos tartózkodási idő [%]
Ülepedő anyag koncentrációja a termofil rothasztóban Ülepedési sebesség 1 cm/sec
Áramvonalak a termofil rothasztóban Ülepedő anyag koncentrációja szerint színezve Ülepedési sebesség 1 cm/sec
Összefoglalás • Nem csak hidraulikai jellemzők számíthatók CFD módszerekkel, hanem kémiai reakció modelleket is kapcsolhatunk az áramláshoz, ezek vissza is hathatnak az áramlásra • Többfázisú áramlások számítása is lehetséges FLUENT rendszerben • Röviden áttekintettük a CFD modellezés folyamatát • 3 példa a keverés jóságának értékelésére kevert reaktorokban: – Gyógyszeripari fermentor – Fürdőmedencevizének klórtartalma – Szennyvíziszap rothasztó keverése
