Oro srauto ciklone skaitinis modeliavimas

Abstract

Oro srauto judėjimui ciklone aprašyti sudarytas trimačių Navjė ir Stokso lygčių skaitinis sprendimas baigtinių tūrių metodu. Naudojant modeliavimo baigtinių tūrių metodą buvo sudarytos skaitinio modeliavimo lygtys. Skaitinis metodas buvo naudojamas nustatyti oro srauto laminarinį ir turbulentinį judėjimą kūginio grįžtamojo oro srauto ciklone. Oro srauto modeliavimui metodikoje pateikti Reinoldso įtempimai, kurie laikomi turintys formą, panašią į klampius momento lygčių įtempimus. Buvo gautas vidutinio našumo ciklonas, kurio matmenys yra tokie: ciklono diametras – 0,74 m, o ciklono bendras aukštis 0,9 m. Ciklono cilindro aukštis – 0,55 m , kūginės dalies – 0,26 m. Skersmuo viršutinėje ciklono išėjimo vamzdyje – 0,37 m. Cilindrinėje ciklono dalyje, esančio oro išėjimo vamzdžio aukštis – 0,076 m. Skaitinis modeliavimas atliktas dviems ciklono diskretizacijoms: 11200 ir 5600 ląstelių skaičiai. Atliktas modeliavimas panaudojant laminarinio tekėjimo lygtis, kur įtekėjimo greitis 4,64 m/s, o debitas – 0,68 m3/s. Analizės duomenys parodė, kad geresnis būdas nustatyti tangentinio greičio pasiskirstymą ciklone, kai ciklonas diskretizuotas į 11200 ląstelių, iš dalies sutapo su Chritea (1996) eksperimentiniais duomenimis, kur vidutinė santykinė paklaida 8,36%, negu į 5600 tiriamų ląstelių, kai modeliavimo rezultatų paklaida buvo didesnė.

Dimensional the Navier–Stokes equations are numerical solution of finite volume method which is made to describe the air flow movements of cyclones. This method helped to set up the equations of numerical simulation. Numerical method was used to determine the conical reverse air flow Laminarin and Turbulent movement of cyclones. The Reynolds stresses was presented in methodology of the air flow modeling, which are regarded as having a form similar to the viscous stresses moment equations. It was get the average productivity cyclone, whose dimensions are: cyclone body diameter – 0.74 m, cyclone body height – 0.9 m. Cylindrical portion height – 0.55 m, conical height – 0.26 m. Exit tube diameter – 0.37 m, vortex finder length – 0.076 m. Numerical simulations carried out in two discredit of cyclone: the first cyclone discredit to 11,200 cells, and other cyclone in 5,600 cells. In performed simulations the flow in cyclone is swirling and inflow velocity is 4.64 m/s. and fluid flow rate – 0.68 m3/s. The results are compared with the others author’s data. Analysis showed that the better way to determine the tangential velocity in the cyclone when the cyclone discredit to 11,200 cells, in part, coincided with the Chritea (1996) experimental data, where the average relative error of 8.36%, than in the 5600 survey the number of cells, where the error get the bigger.