ΗΜΕΡΙΔΑ: «ΕΡΕΥΝΑ ΥΔΑΤΙΚΩΝ ΠΟΡΩΝ – ΣΥΜΒΟΛΗ ΤΩΝ ΝΕΩΝ...
TRANSCRIPT
ΚΥΚΛΙΚΕΣ ΦΛΕΒΕΣ ΘΕΤΙΚΗΣ ΚΑΙ ΑΡΝΗΤΙΚΗΣ ΑΝΩΣΗΣ ΣΕ ΓΡΑΜΜΙΚΑ ΣΤΡΩΜΑΤΩΜΕΝΟ
ΑΠΟΔΕΚΤΗ
ΓΙΩΡΓΟΣ Κ. ΣΤΑΜΟΥΛΗΣΠολιτικός Μηχανικός
Διπλωματική ΕργασίαΤμήμα Πολιτικών Μηχανικών Πανεπιστημίου ΘεσσαλίαςΕπιβλέπων: Παναγιώτης Παπανικολάου, Αν. Καθηγητής
2
ΤΥΠΟΣ ΤΗΣ ΡΟΗΣ ΠΟΥ ΘΑ ΜΕΛΕΤΗΣΟΥΜΕ
Z Zs ρa(z)
(a)
Buoyant Jet Fountain
Z
Zs
(b)
Θετικής άνωσης ρο<ρa(0)
Αρνητικής άνωσης ρο>ρa(0)
gο’0
gο’<0
gο’=(Δρο/ρο)g
3
Θεωρητικό υπόβαθρο - Ορισμοί
Ανωστική συχνότητα N
Αρχικές συνθήκες ροής(1) Ογκομετρική παροχή Q
(2) Ειδική ορμή M
(3) Ειδική άνωση BΦαινομενική βαρύτητα
go’
WAQ ,
QWM
QgB o'
ooao gg /)('
dzdgN
o
2
4
Διαστατική ανάλυση (ανωστική φλέβα)
Κλίμακες μήκους – Αδιαστατοποιημένα ύψη
Jet (B0) - απλή φλέβα
Plume (M0) - πλούμιο
Buoyant jet – ανωστική φλέβα
N
BMf
LZor
LZ
jp
2/1
4/1
NML j j
j
CLZ
4/3
4/1
NBLp p
p
CLZ
5
Προηγούμενες εργασίες (Z/Lj)
1
10
0.01 0.1 1 10 100 1000
MN/B
Z/L j
Fan (1967)
Abraham & Eysink (1969)
Wong&Wright (1988) -orthoWong&Wright (1988) -roundPapanicolaou et al. (1990)
Konstantinidou &Papanicolaou (2003)Series7
Bloomfield & Kerr (1998)
6
Προηγούμενες εργασίες(Z/Lp)
1
10
100
0.1 1 10 100 1000
MN/B
Z/L p
Morton et al.
7
Turner (1966) Παρούσα εργασία Ομοιόμορφη πυκνότητα Γραμμική
στρωμάτωση
Διαστατική ανάλυση (αρνητικής άνωσης)
2/1
4/3
;BMlC
lZ
MM
2/1
BMNC
Ll
CLZ
j
M
j
8
Προηγούμενες εργασίες: Αποτελέσματα
Z/Lj Zs/Lj
Average 3.46 2.381 MN/B>10B & K (1998) 2.94 1.55 B=0B & K (1998) 2.88 1.35 B<0 (fountain)
Z/Lp Zs/Lp
Average 4.34 2.991 MN/B<1MTT (1956) 3.80 B dominant
Fan (1967), Abraham & Eysink (1969), Wong & Wright (1988), Papanicolaou et al. (1990), Konstantinidou & Papanicolaou1 (2003)
9
ΑΝΤΙΚΕΙΜΕΝΟ ΕΡΓΑΣΙΑΣ
Μελέτη μέγιστου ύψους και ύψους διάχυσης κατακόρυφων κυκλικών φλεβών θετικής (buoyant jets) και αρνητικής (fountains) άνωσης σε πυκνομετρικά στρωματωμένο αποδέκτη με γραμμική κατανομή πυκνότητας
Πειραματική εργασία
10
ΠΕΙΡΑΜΑΤΑ (1) - Παράμετροι
Δεξαμενή: διατομή 0.90 m 0.60 m, βάθος 0.80 m
Διάμετρος Jet : 0.50, 0.75, 1 and 1.5 cmΚλίση πυκνότητας dρ/dz: 0.06 – 0.17 gr/Lt/cmΑρχικός Ro=QB1/2/M5/4: 0.003 - 0.405Αριθμός Reynolds: 1460 – 6700Πειράματα: 19 θετικής άνωσης,
11 αρνητικής άνωσης (2 PLIF)
MN/B: 0.19 – 726
11
ΠΕΙΡΑΜΑΤΑ (2) – dρ/dz
Για τη δημιουργία του αποδέκτη με γραμμική πυκνομετρική στρωμάτωση εφαρμόσαμε την τεχνική των δύο δεξαμενών που προτείνει ο Oster (1964).
Η γραμμική στρωμάτωση εκτείνετο σε βάθος 60 cm, ενώ κοντά στον πυθμένα και ελεύθερη επιφάνεια της δεξαμενής διάχυσης η πυκνότητα ήταν ομοιόμορφη.
Η κατανομή της πυκνότητας μετρούνταν με ένα αισθητήρα microscale conductivity probe προσαρμοσμένο σε μαγνητική κλίμακα ανάγνωσης του βάθους, η δε καταγραφή τους γινόταν με υπολογιστή στα 200 Hz.
Το μέγιστο ύψος αναρρίχησης και ύψος διάχυσης πάνω από την πηγή γινόταν από τα Βίντεο των πειραμάτων με τη χρήση διπλού κανάβου στο πρόσθιο και όπισθεν διαφανές παράθυρο της δεξαμενής διάχυσης, κατασκευασμένα από διάφανο υλικό.
12
ΠΕΙΡΑΜΑΤΑ (3) - SETUP
13
SETUP - Σχηματικά
ρ(z)
light fluid
heavy fluid
stratified ambient fluid
constant head tank
surface spreaders
Jet
flowmeter
14
Τυπικό πείραμαDate Run D indic F Q U
(cm) Flowmeter (cc/s) (cm/s)7/17/2007 exp-7 0.50 80 30.25 154.06
rho-amb rho-jet dρ/dz H Hs(gr/cc) (gr/cc) (gr/cc/cm) (cm) (cm)
1.0065 0.9969 0.125 47.50 25.00
Exp_07_17-07-07
y = 0.1246x + 1006.4R2 = 0.9995
10061006.5
1007
1007.5
1008
1008.5
10091009.5
10101010.5
1011
0 5 10 15 20 25 30 35 40z (cm)
ρ (g
r/l)
15
y = 0,1526x + 1005,8R
2 = 0,9997
100510061007100810091010101110121013
010
2030
40z (cm
)
ρ (gr/l)
Τυπικό πείραμα (2)
16
Φωτογραφίες από πειράματα
Plume
Fountain
Fountain
Jet
17
Αποτελέσματα
0.1
1
10
0.1 1 10 100 1000MN/B
Z/L j
, Zs/L
j ZS/Lj=1.95
Z/Lj=3.60
Z/lM=2Bloomfield & Kerr (1998) Z/Lj ZS/Lj
18
Αποτελέσματα (1)
(M/B)N >10 (jet)
(M/B)N <1 (plume)
60.34/12
MNZ
50.44/1
4/3
BNZ
19
Αποτελέσματα (2)
Jets & Fountains (MN/B>10)
Plumes (MN/B<1; B>0)
95.14/12
MNZ s
95.24/1
4/3
BNZ s
20
Κυκλικές ανωστικές φλέβες & fountains
Συγγραφείς Z/Lj (Μ/Β)Ν>10
ZS/Lj (Μ/Β)Ν>10
Παρούσα εργασία 3.58±0.12 1.94±0.11
Wong & Wright (1988) 3.60 ----
Fischer et al. (1979) 3.80 ----
Bloomfield & Kerr (1988) B=0
2.94±0.21 1.55±0.14
Bloomfield & Kerr (1988) B<0
2.88±0.10 1.35±0.11
21
Συμπεράσματα
1. Όταν MN/B>10, ανωστικές φλέβες και fountains συγκλίνουν στο ίδιο μέγιστο ύψος αναρρίχησης Z/Lj3.5, και μέσο ύψος διάχυσης ZS/Lj2 πάνω από την πηγή.
2. Όταν MN/B<1, για ροή πλουμίου Z/Lp 4.40 και ZS/Lp 2.92.
22
ΕυχαριστίεςΕυχαριστώ τους κ.κ. Ηλία Παππά, Μηχανολόγο Μηχανικό και Δημήτρη Καραμπερόπουλο, Ηλεκτρονικό Μηχανικό για τη συνδρομή τους στο σχεδιασμό και κατασκευή της πειραματικής συσκευής.
ΕΥΧΑΡΙΣΤΩ ΠΟΛΥ ΓΙΑ ΤΗΝ ΠΡΟΣΟΧΗ ΣΑΣ