I. A CFD alkalmazási területei Néhány érdekes korábbi CFD projekt

Átírás

1 2005. december 15. I. A CFD alkalmazási területei Néhány érdekes korábbi CFD projekt Kristóf Gergely egyetemi docens BME Áramlástan Tanszék

2 Áramlás katalizátor blokkban /Mercedes-Benz/ Égés hengertérben /AVL/ Járműipari projektek Üzemanyag szivattyú /VISTEON/ Fékszelepek modellezése /Knorr-Bremse/

3 Energetikai projektek Oroszlányi Erőmű Transzelektro kazán Siemens gőzturbina Dunamenti Erőmű

4 Szellőzés, légkondicionálás, tűzvédelem Nemzeti Filharmónia ING Bank székháza Budapest Sportaréna Magyar Állami Operaház Budapest Sportaréna

5 Kohászattal kapcsolatos projektek Poros gázok elszívása Üstmetalurgia

6 A LES ipari alkalmazása M8 autópálya hídjának dinamikus szélterhelése Áramvonalak Leúszó örvények

7 II. Kevert reaktorok vizsgálata - A CFD elemzés folyamata - Keverés jóságának értékelése

8 Steril fermentor áramlástani vizsgálata /Richter-Gedeon Rt./ Mi okozza a csapágyak rezgését? Vannak-e rosszul levegőztetett zónák?

9 Gyógyszeripar Légbuborékok mozgása steril fermentorban 2D modell 3D modell

10 Gyógyszeripar Egy módszer a keverés hatásosságának kimutatására Áramvonalon átlagolt levegő koncentráció

11 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?

12 Geometriai modell Padló elfolyó 50 liter/sec Bukóél túlfolyók 14 liter/sec Sugaras vízbevezetés (38 pontban) 64 liter/sec 40 m 30 m

13 A térbeli felbontás finomsága Cellaméret: 0,14 x 0,14 x 0,14 m 3 Cellaszám:

14 Az áramlás szerkezete 1.

15 Az áramlás szerkezete 2.

16 Az áramlás szerkezete 3.

17 Szabad aktív klór fogyása Mérési eredmények Fluent-tel álló vízre számított mg/liter sec

18 Szabad aktív klór eloszlása 1.

19 Szabad aktív klór minimuma belépő mg/liter kilépő medence minimum sec

20 Szabad aktív klór eloszlása 2.

21 A tartózkodási idő számítása mg/liter c = c 0 e t τ sec c =τ ln c t 0

22 A fürdővíz tartózkodási ideje

23 A fürdővíz hőmérséklete

24 Helyszíni filmfelvételek fal 2.nézet 1.nézet

25

26 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

27 Az üzemeltetők által feltett kérdések 1. Megfelelő-e a keverő által létesített áramlási sebesség a rothasztók nagy részében? 2. Elég nagyok-e a perdülettörő elemek a termofil toronyban, nem jön-e forgásba az iszap? 3. Vannak-e nagy térfogatú holt terek? 4. Van-e hidraulikai rövidzár a beömlés és az elvezetés között? 5. Teljes keverésű biokémiai reaktorként működnek-e a rothasztók? 6. Mennyire csökkenti a tartózkodási időt a szakaszos üzem? 7. Képes-e az ülepedőképes pelyheket a jelenlegi keverés lebegésben tartani?

28 A termofil rothasztó torony geometriai modellezése

29 Numerikus háló, a számítás időigénye 1. Modell: számított áramkép rotorral 2. Modell: egyszerűsített keverő; tartózkodási idő Háló cellaszám: Futásidő (3 proc. Cluster): - 8 perces áramkép: 3 hét Háló cellaszám: Futásidő (2 proc. PC): - stac. áramkép: 4 nap - tart. idő 10 napos áramkép esetén: 2 nap

30 Keverőkön átáramló iszapmennyiség [m 3 /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

31 Abszolút sebesség eloszlás m/s

32 Áramvonalak a mezofil rothasztóban /sebesség szerint színezve/

33 Friss iszap elkeveredése a mezofil rothasztóban Számított tartózkodási idő / átlagos tartózkodási idő [%]

34 Friss iszap elkeveredése a termofil rothasztóban Számított tartózkodási idő / átlagos tartózkodási idő [%]

35 Ülepedő anyag koncentrációja a termofil rothasztóban Ülepedési sebesség 1 cm/sec

36 Áramvonalak a termofil rothasztóban Ülepedő anyag koncentrációja szerint színezve Ülepedési sebesség 1 cm/sec

37 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