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 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 vizsgálata Passzív turbulenciagenerátorok 9
Különböző áramlásrendező-variációk 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 vizsgálata 10
Különböző áramlásrendező összeállítások vizsgálata OGÉT 2013 április.27. 11
MATLAB script készítése A CTA szoftver által létrehozott adathalmaz feldolgozására helykoordináták, átlagsebesség, sebesség-szórás Átlagsebesség-mezők, hisztogramok megjelenítése Turbulenciaprofil szemléltetése mátrix 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] 4 3 2 1 0 Átlagsebesség a mérési síkban, a csatorna középső, 400 mm x 50 mm-es részében 350 mm 0 50 100 150 200 250 300 350 400 Áramlásra merőleges, vízszintes irány, [mm]
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: aramszn@uni-miskolc.hu 2013.