Kétdimenziós áramlási tér keverőképességének vizsgálata kinematikai jellemzők alapján
Keverőberendezések tervezésekor különböző közegek gyors és homogén elkeverése a cél, ugyanakkor nem egyértelmű, hogy a keverés „jóságát” milyen mérőszám segítségével minősíthetjük. Számos megközelítés lelhető fel a szakirodalomban, de egyik sem tekinthető általánosan elfogadottnak.
A dolgozatban egy kétdimenziós, kör alakú áramlási térben excentrikusan elhelyezett forgó keverőelem hatására kialakuló áramlási tér keverőképességét vizsgáltuk egy saját fejlesztésű módszer segítségével.
A munka kidolgozása során egy egyszerűsített, kör alakú keverőgeometriát vizsgáltunk, melyben kétdimenziós áramlást feltételeztünk. A forgó keverőelem szintén kör alakú volt és excentrikusan helyezkedett el a keverőtérben. A létrejött áramlási tér sebességmezőjét CFD szoftver segítségével határoztuk meg, a szokásos hálófüggetlenségi ellenőrzések után. Megvizsgáltuk a turbulenciamodellek hatását is.
A kapott sebességtér segítségével MATLAB környezetben kiszámítottuk egy véges kiterjedésű folyadékcsomag „pályafutását”, azaz deformációjának időbeli változását. Nagy hangsúlyt helyeztünk a megmaradó mennyiségek állandóságának folyamatos ellenőrzésére, melynek érdekében adaptív numerikus módszert dolgoztunk ki. A számítások során egy, a kezdetben négyzet alakú folyadékcsomag kerületén megfelelő számú pontot elhelyezve azok mozgását követtük. A kerület mentén a pontok számát folyamatosan adoptáltuk és megfelelő sűrűségen tartottuk az ívhosszra jutó pontok számának állandó értéken tartásával. A számítás fő eredménye a csomag kerületének időbeli változása, amely növekedési ütemének segítségével minősítettük a keverés intenzitását.
Eredményeinket összevetettük az irodalomban elérhető, elterjedtebb keverőképesség-minősítő módszerekkel.
Irodalom:
1. BOYLAND, P.L., AREF, H., STREMLER, M.: Topological fluid mechanics of stirring, Journal of Fluid Mechanics (2000), vol. 403, pp. 277-304
2. DR. LAJOS TAMÁS: Az áramlástan alapjai, Műegyetem Kiadó, 2004, ISBN 978 963 06 6382 3
3. J. M. OTTINO: The kinematics of mixing: stretching, chaos, and transport, Cambridge University Press, 1997, ISBN 0 521 36335 7
