1. Double diffusive natural convection in a horizontal porous layer with the boundary domain integral methodRenata Jecl, Janja Kramer Stajnko, Leopold Škerget, 2009, original scientific article Abstract: We present the boundary-domain integral method, one of the numerical methods for solving the transport phenomena in porous media. The results for the case of double diffusive natural convection in a porous horizontal layer, which is fully saturated with an incompressible fluid, are obtained. Modified Navier-Stokes equations were used to describe the fluid motion in porous media in the form of conservation laws for mass, momentum, energy and species. Several results for different cases of double diffusive natural convection in a porous horizontal layer are presented and compared with some published studies in which calculations with other numerical methods were performed.
Keywords: porous media, boundary domain integral method, double diffusive natural convection, Darcy-Brinkman equation
Published: 06.06.2018; Views: 315; Downloads: 39
 Full text (454,56 KB)
This document has many files! More...
|
2. Numerično napovedovanje funkcionalnih lastnosti pečniškega prostoraUroš Kokolj, 2017, doctoral dissertation Abstract: Cilj vseh proizvajalcev in uporabnikov pečic je imeti kar se da enakomerno zapečenost različnih jedi. To pa proizvajalci v zadnjih časih zaradi novih trendov in vse krajših razvojnih časov izdelkov težko dosegajo. Zato se je za potrebe numeričnega napovedovanja funkcionalnih lastnosti pečniškega prostora razvil časovno odvisen tridimenzionalni (3D) numerični model, ki se je preverjal z eksperimentalnimi meritvami. V modelu je obravnavan sistem vročega zraka, v katerem delujeta okroglo grelo in ventilator, prevladujoča sta sevanje in prisilna konvekcija. Zaradi obravnave prisilne konvekcije je zelo pomembna ustrezna izbira modela turbulence. Predstavljena je uporaba različnih modelov turbulence. Za obravnavano pečico se je kot najprimernejši izkazal SST-model turbulence. Ugotovljeno je bilo, da je v numerični model nujno treba vključiti proces izparevanja. Numerični model se je preverjal z eksperimentalnimi meritvami temperature in s funkcionalnimi preizkusi pečenja peciva. Po končanju preizkusa pečenja se je piškotom z metodo določevanja barvnih kontrastov, ki temelji na CIE L*a*b barvnem prostoru, določila stopnja porjavelosti Ry. Glede na rezultate se je predlagal linearni model, ki bo omogočal napovedovanje rezultatov porjavelosti s pomočjo numeričnih izračunov. Dodatno preverjanje modela se je izvedlo na področju optimizacije oziroma izboljšave pečenja pečice. S pomočjo numeričnih izračunov se je preverilo šest različnih izvedb pokrova ventilatorja. Na podlagi numeričnih izračunov se je določila numerična stopnja porjavelosti. Numerični rezultati so se preverjali s pomočjo eksperimentalnih preizkusov, ki so se izvedli na starem in novem pokrovu ventilatorja. Tako numerični kot eksperimentalni rezultati so pokazali, da izboljšan pokrov ventilatorja zagotovi boljše rezultate enakomernosti pečenja.
Keywords: računalniška dinamika tekočin, pečenje, pečica, prenos toplote, brizgano pecivo, porjavelost, model turbulence, optimizacija
Published: 10.04.2017; Views: 917; Downloads: 113
Full text (4,73 MB) |
3. Eksperimentalna določitev toka zmesi pepela in vodeDamijan Kanduti, 2016, master's thesis Abstract: V magistrski nalogi smo obravnavali zmesi pepela in vode. Zmesi pepela in vode štejemo med nenewtonske dilatantne tekočine, kar pomeni, da napetostni tenzor ni linearno odvisen od tenzorja deformacijskih hitrosti. Viskoznost zmesi pepela in vode ni konstantna veličina, ampak je odvisna od deformacijske hitrosti in strižne napetosti.
Pretakanje zmesi pepela in vode po cevovodih lahko proučujemo le, če poznamo njihove fizikalne lastnosti in vpliv zunanjih dejavnikov na te lastnosti.
V delu je podana zasnova eksperimenta in laboratorijskih analiz za določevanje reoloških lastnosti tekočin (zmesi pepela in vode). Prikazana je zasnova cevnega (kapilarnega) viskozimetra in postopek izvajanja eksperimenta z obdelavo izmerjenih veličin. Obdelana je tudi analiza merilne negotovosti eksperimenta. Podane so laboratorijske analize vzorcev pepela ter zmesi pepela in vode, ki so prispevale k izdelavi reološkega modela tekočin. Obdelani so rezultati treh zmesi pepela in vode s trikratno ponovljivostjo, ki bazirajo na dvajsetih vzorcih pepela.
Določitev reološkega obnašanja je izvedena eksperimentalno s cevnim (kapilarnim) viskozimetrom. S cevnim (kapilarnim) viskozimetrom so izvedene meritve tlaka in masnega pretoka zmesi pepela in vode. S spreminjanjem tlaka v cevnem (kapilarnem) viskozimetru smo spreminjali masni pretok. Tako smo dobili povezavo med deformacijsko hitrostjo in strižno napetostjo iz meritev tlačnega gradienta in prostorninskega toka zmesi pepela in vode skozi cev kapilarnega viskozimetra, pri ustaljenem, laminarnem in izotermnem toku.
Nenewtonsko viskozno obnašanje zmesi pepela in vode smo opisali z dvema matematičnima modeloma, in sicer s potenčno enačbo (dvoparametrični reološki model - Potenčni zakon) in s kvadratno enačbo (matematičnim modelom polinoma druge stopnje).
Keywords: mehanika tekočin, nenewtonske tekočine, eksperimentalno delo, cevni (kapilarni) viskozimeter, reološki modeli
Published: 22.09.2016; Views: 703; Downloads: 94
Full text (3,53 MB) |
4. Opis kogeneracije s prenosnimi pojaviMiran Vogrinc, 2016, undergraduate thesis Abstract: Kogeneracija je sočasno pridobivanje toplotne in električne ali mehanske energije iz enega vira goriva, pri katerem je izkoristek goriva 70–90 %. Primarni namen kogeneracije je pridobivanje električne ali mehanske energije, sekundarni pa izkoristek odpadne toplote. Glavni viri odpadne toplote v motorju z notranjim zgorevanjem so izpušni plini in odvedena toplota z motornim oljem ter hladilom.
V diplomskem delu smo se osredotočili na agregat z rekuperacijo odvečne toplote za ogrevanje stanovanjskih enot. Poudarek je na prenosniku toplote izpušnih plinov ter preučevanje vpliva goriva na velikost toplotnega prenosnika izpušnih plinov. V ta namen je bilo narejenih s pomočjo programskega paketa AVL BOOST več modelov motorja z notranjim zgorevanjem, pri katerih so se uporabila različna goriva. Iz BOOST-ovih modelov se je odčital toplotni tok izpušnih plinov ter se jih uporabil v preračunu potrebne površine toplotnega prenosnika za posamezno gorivo.
Keywords: kogeneracija, prenos toplote v motorjih z notranjim zgorevanjem, prenosniki toplote, BOOST.
Published: 07.09.2016; Views: 739; Downloads: 63
Full text (2,46 MB) |
5. Modeliranje sevalnega toplotnega toka v sistemu Navier-Stokesovih enačb z metodo robnih elementovPeter Crnjac, 2016, doctoral dissertation Abstract: V dinamiki tekočin se srečujemo z vsemi tremi fizikalno različnimi mehanizmi prenosa toplote: difuzijo, konvekcijo in s pojavom sevanja, ki je zapleten nelinearni proces prenosa toplote in dobi pomembno vlogo pri dovolj visokih temperaturah. V delu analiziramo vpliv toplotnega sevanja na skupni prenos toplote v newtonski tekočini, ki absorbira, emitira in izotropno sipa. V sevalno semitransparentnih snoveh, npr. v neizotermnih sistemih z visokimi temperaturami, je potrebno obravnavati tekočino kot stisljivo, kjer razlike v gostoti pomembno vplivajo na oblikovanje hitrostnega in temperaturnega polja.
Vpliv sevanja na skupni prenos toplote izrazimo v energijski enačbi, kjer v gostoti nekonvektivnega toplotnega toka upoštevamo poleg difuzijskega še sevalni tok. To storimo tako, da izraz za divergenco vektorja gostote sevalnega toplotnega toka vključimo v energijsko enačbo kot izvorni sevalni člen. Enačba, s katero rešujemo sevalno temperaturno polje, je integrodiferencialna in predstavlja še vedno zelo resen problem v računalniški dinamiki tekočin. Delež toplotnega sevanja računamo z dvema sevalnima modeloma, ki ju stroka priporoča za optično goste snovi: z difuzijsko in sferično harmonično aproksimacijo.
V difuzijski aproksimaciji analiziramo vpliv toplotnega sevanja z Rosselandovim modelom, kjer podamo gostoto toplotnega toka v gradientni obliki s temperaturno odvisnim koeficientom sevalne prevodnosti. Koeficient sevalne toplotne prevodnosti upoštevamo v energijski enačbi kot nelinearni izvorni člen. Ker v bližini stene sipanje ni izotropno, analiziramo interakcijo sevanja z difuzno steno. Natančnost difuzijske aproksimacije izboljšamo tako, da robni pogoj na steni modificiramo z vpeljavo Robinovega sevalnega robnega pogoja.
V sferični harmonični aproksimaciji analiziramo vpliv toplotnega sevanja na konvektivni prenos toplote z zahtevnejšim P_1 sevalnim modelom. V modelu izrazimo gostoto vpadnega energijskega toka na danem mestu v sevalnem polju z nelinearno nehomogeno eliptično Helmholtzovo enačbo, ki jo kot vodilno enačbo P_1 aproksimacije dodamo ohranitvenim enačbam za maso, gibalno količino in energijo. Z Marshakovim robnim pogojem rešujemo enačbo iterativno kot vezani sistem z energijsko enačbo.
Reševanje Navier-Stokesovih enačb povežemo z izbiro hitrostno-vrtinčne formulacije in z numerično ločitvijo kinematike in kinetike toka od tlačnega polja. Z robno-območno integralsko metodo transformiramo parcialne diferencialne enačbe v integralske. Za utežno funkcijo izberemo Greenovo osnovno rešitev; tako z robno diskretizacijo v celoti zajamemo linearni del rešitve, medtem ko z delitvijo območja na celice upoštevamo nelinearne prispevke prenosnega pojava. Dobljeni sistem algebrajskih enačb zapišemo v matrični obliki z vektorjem vrednosti funkcije polja in normalnega odvoda na robu ter z vektorjem znanih vrednosti.
Na koncu podamo rezultate testiranj pri modeliranju sevalnega toplotnega toka v sistemu Navier-Stokesovih enačb in učinkovitost robno-območne integralske metode ter pripadajoče numerične sheme. V vseh numeričnih primerih analiziramo problem skupnega prenosa toplote v zaprti kvadratni kotanji napolnjeni z zrakom, ki ga obravnavamo kot idealni plin. Hitrostno in temperaturno polje ter skupni prenos toplote izračunamo za Rayleighova števila v laminarnem režimu, rešitve pa primerjamo z objavljenimi standardnimi rezultati.
Keywords: računalniška dinamika tekočin, hitrostno-vrtinčna formulacija, naravna konvekcija, sevanje, prenosna sevalna enačba, robno-območna integralska metoda
Published: 02.06.2016; Views: 1227; Downloads: 204
Full text (10,61 MB) |
6. Vrednotenje termoizolacije izpušne cevi s pomočjo analize prenosa toploteUrban Repa, 2015, undergraduate thesis Abstract: V diplomskem delu je predstavljen laboratorijski eksperiment določevanja učinkovitosti toplotnih izolacij na izpušni cevi pri avtomobilih in motorjih. Opravljenih je bilo šest primerjalnih testov. Med seboj smo primerjali neizolirano cev ter cev zaščiteno s petimi različnimi izolacijami. Pridobljeni rezultati so služili za inženirski izračun prestopnih koeficientov toplote ter kasneje temperatur na posameznih površinah in toplotnih izgub. Pripravljen je bil tudi numerični model eksperimentalnega postrojenja, kateri je bil osnova za numerične simulacije učinkovitosti toplotnih izolacij oziroma modeliranje sevanja in naravne konvekcije. V zaključku smo med sabo primerjali rezultate meritev, inženirske rezultate ter rezultate dobljene z numerično simulacijo.
Keywords: laboratorijski eksperiment, toplotna izolacija, numerična simulacija, toplotna prestopnost, analitični izračun, naravna konvekcija, sevanje
Published: 27.10.2015; Views: 752; Downloads: 42
Full text (2,77 MB) |
7. Numerična simulacija turbulentne Rayleigh-Benard naravne konvekcijeJan Tibaut, 2015, master's thesis Abstract: V magistrski nalogi je opisan pristop k reševanju naravne konvekcije pri visokih Rayleighjevih številih. Z metodo končnih volumnov smo izvedli URANS- in LES-simulacijo. Za URANS-simulacijo je bil uporabljen SST-turbulentni model, za LES-simulacijo pa smo uporabili dinamični Smagorinsky-Lillyjev model. Ker je za izvedbo LES-simulacije potrebna velika računalniška moč, smo tridimenzionalno domeno poenostavili v dvodimenzionalno. Končni rezultati so se med sabo dobro ujemali. Med tridimenzionalno in dvodimenzionalno obravnavo so se pokazale nekatere razlike.
Keywords: Rayleigh-Bénardova naravna konvekcija, naravna konvekcija, turbulentna naravna konvekcija, naravna konvekcija med dvema horizontalnima stenama, računalniška dinamika tekočin, dinamika turbulentnih pojavov, numerična simulacija turbulentne Rayleigh-Bénardove naravne konvekcije, metoda končnih volumnov, nestacionarna simulacija
Published: 28.08.2015; Views: 795; Downloads: 207
Full text (7,47 MB) |
8. Napoved izkoristka francisove turbine z numeričnim izračunom tokaDragica Jošt, Leopold Škerget, 2001, original scientific article Abstract: V prispevku je predstavljena numerična analiza toka v francisovi turbini. Osredotočili smo se na napoved energijskih izgub v toku in napoved izkoristka turbine. Rezultate, dobljene z ločeno analizo toka v vsakem delu turbine, smo primerjali z rezultati ločenega izračuna toka v spirali in skupnega izračuna toka skozi preostalo turbino. Nato smo izračunali tok v francisovi turbini v večjem številu obratovalnih točk, narisali školjčni diagram izkoristka in ga primerjali z izmerjenim. Enak izračun je bil narejen še za primer, ko nimamo izmerjenih vztopnih podatkov. V prispevku je predstavljen tudi vpliv gostote mreže in izbire turbulentnega modela na rezultate.
Published: 10.07.2015; Views: 699; Downloads: 19
 Link to full text |
9. Prostorska porazdelitev faktorja ugodja na temelju numeričnega modeliranja naravne konvekcijeAleš Glavnik, Matjaž Hriberšek, Leopold Škerget, 2002, original scientific article Abstract: Prispevek obravnava prikaz načrtovanja ugodja v sistemih ogrevanja in klimatizacije. S predstavljenim algoritmom lahko že v fazi načrtovanja notranjega okolja napovemo delež ljudi, ki bodo v območju bivalne cone izražali zadovoljstvo s toplotnim okoljem ter s tem napovemo kakovost notranjega udobja v načrtovani bivalni coni. Takšen način načrtovanja ugodja je pomemben predvsem za inženirsko prakso, saj nam omogoča zagotovitev udobnega notranjega okolja ob majhnem zdravstvenem tveganju ljudi ob hkratnem upoštevanju porabe energije za doseganje tega udobja.
Published: 10.07.2015; Views: 486; Downloads: 26
Link to full text |
10. Metoda robnih elementov za dinamiko viskoelastične Maxwellove tekočineLeopold Škerget, Matej Požarnik, 2002, original scientific article Abstract: V prispevku je prikazan razvoj numerične sheme na osnovi metode robnih elementov (MRE) za modeliranje ravninskih tokov viskoelastične tekočine. Kot podlaga za razvoj je namenjena shema za modeliranje nestisljivih viskoznih tokov, ki smo jo razširili in ji dodali potrebne člene za zajemanje viskoelastičnosti nenewtonovskih tekočin. Posebno pozornost smo namenili integraciji ohranitvenih zakonov in reoloških modelov. Shema je zapisana za hitrostno-vrtinčno formulacijo vodilnih enačb. Kot testni primeri so predstavljeni tokovi nenewtonovske Maxwellove tekočine v kanalih različnih geometrijskih oblik.
Published: 10.07.2015; Views: 552; Downloads: 37
Link to full text |
