XXI. NEMZETKÖZI GÉPÉSZETI TALÁLKOZÓ
Szaszák Norbert II. éves doktoranduszhallgató , Dr. Szabó Szilárd Miskolci Egyetem, Áramlás- és Hőtechnikai Gépek Tanszéke 2013.
Összefoglaló Doktori téma: turbulenciagenerátorok laboratóriumi
vizsgálata, fejlesztése Megfelelően alacsony turbulenciájú alapáramlás Kis méretű szélcsatorna használata A sebességprofil javítása A turbulencia mérése, kísérlet annak csökkentésére Különböző áramlásrendező elemek beépítése
Eltérő variációk összeállítása és mérése CTA
méréstechnikával Eredmények kiértékelése, összehasonlítása A legmegfelelőbb variáció kiválasztása OGÉT 2013
április.27.
2
Turbulenciagenerátorok Alkalmazás Passzív és aktív rácsok Előnyök/hátrányok
Új típusú, kísérleti rács fejlesztése
3
A légcsatorna tervezése A tervezést megelőző mini-szélcsatorna mérések Áramlásrendezők szerepe Csatorna hosszának hatása CTA méréstechnika tüzetesebb megismerése Kapott eredmények felhasználása
Nagyobb méretű légcsatorna tervezése
OGÉT 2013
április.27.
4
A szélcsatorna terve Az előző mérések alapján növelni kellett a csatorna hosszát és a
keresztmetszetét 5600x400x400 mm Nagyobb teljesítményű radiális ventilátor Puffertér Könnyen leszerelhető fedőlap az áramlásrendezők cseréjéhez Alkalmas PIV és LDV mérésekhez is: Plexi olfalfalú mérőtér
Az elkészült szélcsatorna
Légsebesség beállítása: frekvenciaváltó segítségével Bypass üzem szükségessége: zsalu építése Áramlásrendező elemek beépítése a csatornaszakaszba Fémháló-cső elhelyezése a puffertartályban
6
Az elkészült szélcsatorna Zsalu a ventilátor befúvásával
szemben: bypass-üzem
Alsó sebességtartományokban
való üzemeltetés(0-2,5 m/s)
OGÉT 2013
április.27.
7
CTA méréstechnika
pontbei mérés kiválóan alkalmas
turbulencia mérésére számítógép vezérelt traverz
magas mintavételezési frekvencia alacsony zajszint (1/10000)
8
Különböző áramlásrendező-variációk vizsgálata
1. eset: áramlásrendező
rácsok nélkül, csupán a porszűrővel 2. eset: 2 db. fémráccsal, a kilépési keresztmetszettől 4000 és 4500 mm-re M=5 mm, d=1 mm
Passzív turbulenciagenerátorok
9
Különböző áramlásrendező-variációk vizsgálata 3. eset: 2 db. fémráccsal,
a kilépési keresztmetszettől 4000 és 4240 mm-re, közöttük 6 mm átmérőjű csövekből készített csőköteggel 20 Hz és 50 Hz frekvencián végzett mérések
10
Különböző áramlásrendező összeállítások vizsgálata
OGÉT 2013
április.27.
11
MATLAB script készítése A CTA szoftver által létrehozott adathalmaz feldolgozására helykoordináták, átlagsebesség, sebesség-szórás mátrix Átlagsebesség-mezők, hisztogramok megjelenítése Turbulenciaprofil
szemléltetése
Felületátlagolt(f ) mennyiségek számítása: ,
,
A vizsgált felület sebességértékeinek szórása: 12
Mérési eredmények A csatorna kilépési síkjától 100 mm-re A szondát tartó kar miatt csupán a középső, 350x350 mm-es
részt tudtuk mérni. Turbulens sebességprofil szemléltetése (3. variáció, 20 Hz):
Átlagsebesség, [m/s]
Átlagsebesség a mérési síkban, a csatorna középső, 400 mm x 50 mm-es részében 4 3
350 mm
2 1 0
0
50
100
150
200
250
300
Áramlásra merőleges, vízszintes irány, [mm]
350
400
Mérési eredmények Összeállítás sorszáma
1.
3,496
0,1521
4,289
10,237
0,2643
1,984
2.
3,375
0,1112
3,894
10,270
0,1089
1,277
3.
3,135
0,0544
3,498
9,885
0,1171
2,014
20 Hz: a vizsgált mennyiségek monoton csökkennek 50 Hz: legkisebb turbulencia a 2. variáció esetén Feltételezés: az örvényeknek nincs idejük disszipálódni,
elérik a mért keresztmetszetet OGÉT 2013
április.27.
14
Mérési eredmények Átlagsebesség-profil a 3. variáció 20Hz-es meghajtása esetén
OGÉT 2013
április.27.
15
Mérési eredmények Turbulenciafok a 3. variáció 20Hz-es meghajtása esetén
OGÉT 2013
április.27.
16
Mérési eredmények A turbulenciafok alakulása a három variáció esetén,
hisztogramokkal szemléltetve
Leggyakoribb érték és intervallum eltérése
Összegzés Látható, hogy az áramlásrendezők jelentős mértékben
befolyásolják az áramlási jellemzőket Jelenlegi méréseim alapján közel megfelelő az áramlás További áramlásrendező variációk összeállítása és mérése Megfelelő csatorna-összeállítás megtalálása: egységes sebesség- és turbulenciaprofil A megtervezett turbulenciagenerátor megépítése és mérése
18
XXI. NEMZETKÖZI GÉPÉSZETI TALÁLKOZÓ
A kutatómunka a TÁMOP-4.2.2/B-10/1-2010-0008 jelű projekt részeként – az Új Magyarország Fejlesztési Terv keretében – az Európai Unió támogatásával, az Európai Szociális Alap társfinanszírozásával valósul meg.
Email:
[email protected] 2013.
