Hengeres csövön kialakított merőleges furatok átömlési tényezőjének meghatározása
A műszaki élet számos területén, például uszodatechnikában, légtechnikában, víz- és szennyvízkezelésben alkalmaznak furatokkal ellátott hengeres csőből kialakított folyadékelosztó rendszereket. A folyadék bevezetés egyenletességének nagy szerepe lehet például az egyenletes tartózkodási idő megvalósításában vagy nagy örvények kialakulásának elkerülésében, ezért az egyes furatokon kiáramló folyadék mennyiségét a hidraulikai rendszer modelljéből kell meghatározni, figyelembe véve, hogy az elosztó csőben a nyomás változik. A hidraulikai modell pontossága egyben meghatározza az elosztórendszer tervezésének bizonytalanságát, melynek kompenzálására szokásos – akár az energiahatékonyság rovására is – nagyobb túlnyomást alkalmazni az elosztó vezetékben.
Vizsgálatunk tárgya egy adott átmérőjű és falvastagságú csövön kialakított kisebb átmérőjű furat hidraulikai veszteségtényezőjének meghatározása, mely a folyadék elosztó rendszerek hidraulikai modelljének leglényegesebb, legnagyobb bizonytalanságot hordozó eleme. Egyfázisú áramlás esetében a veszteségtényező (vagy átömlési tényező) négy dimenziótlan paraméter függvényének tekinthető, melyek: a csőre jellemző Reynolds-szám, a csőre és a furatra jellemző sebességek viszonya, az átmérőviszony, továbbá a cső falvastagságának és átmérőjének aránya. A szakirodalomból ismert korábbi kísérleti vizsgálatokban nem volt lehetőség e négydimenziós paramétertér megfelelő részletességgel történő feltárására a vizsgálandó esetek nagy száma miatt, ezért a korszerű háromdimenziós áramlástani szimulációs módszerek felhasználásával új megközelítést alkalmazunk a veszteségtényező meghatározására.
A furat veszteségtényezőjének meghatározására több mint 1000 háromdimenziós szimulációt végeztünk. E nagyszámú numerikus kísérlet eredményei alapján lehetőség volt a korábban alkalmazottól eltérő formalizmusra épülő, nagyobb pontosságú, mégis egyszerű korrelációk kidolgozására a mérnöki gyakorlat számára legfontosabb paramétertartományban. Javaslatot teszünk az új ellenállás modell hidraulikai modellben történő felhasználásának módjára, igazolva annak működőképességét. Az új modell korábbi módszereket meghaladó pontosságát saját laboratóriumi kísérletekkel és szakirodalmi adatokkal összevetve mutatjuk be.
szerző
-
Tomor András
gépészeti modellezés
nappali (angol nyelvű)
konzulens
-
Dr. Kristóf Gergely
egyetemi docens, Áramlástan Tanszék
