Levegő segédközeges porlasztóval képzett permet sebességképének értékelése dimenziótlan számokkal és statisztikai módszerekkel
A levegő segédközeges porlasztókat különböző iparágakban megtalálhatjuk, mint például mezőgazdaság, kohászat, vegyipar vagy energetika. A porlasztás során turbulens, kétfázisú áramlás jön létre, amely leírása analitikusan igen körülményes a folyamat kaotikus viselkedése miatt. A szakirodalomban így a globális permettulajdonságokat leíró modellek empirikusak vagy félempirikusak, melyek extrapolációra ritkán használhatók. Mindezek mellett, mivel a permetképzés folyamata sztochasztikus, ennek elemzésére statisztikai eszközökre van szükség.
Az értékelt adatsorok egy korábban elvégzett Fázis Doppler Anemométerrel (PDA) mérés eredményei. A PDA rendszerrel gömbszimmetrikus részecskék méretének és sebességének együttes mérésére van lehetőségünk, az áramlási tér megzavarása nélkül. Az adatgyűjtés a permet 90 különböző pontjában történt 15 másodpercig vagy 40.000 adatig minden beállítás mellett, ami 4 folyadék 5 előmelegítési hőmérséklet, valamint 6 porlasztónyomás voltak.
A dolgozatban a permet jellemzőinek statisztikai eloszlását vizsgálom, összefüggést keresve a részecskék viselkedése és a fizikai paraméterek között. A dimenziótlan Stokes és Reynolds számok információt adnak a permet részecskéinek áramláskövető tulajdonságáról. A szakirodalomban általánosan használt, az áramláskövető cseppekre jellemző Stokes számot 0,1-re veszik fel. Az eredeti és Stokes szám szerint szűrt adatsorokat hasonlítottam össze, értékelve a módosulásokat a cseppméret, axiális sebesség, valamint a Reynolds és Stokes számok eloszlásaiban. A valószínűségi sűrűségfüggvények változásainak számszerűsítésére a statisztikai momentumokat használhatjuk, a bemutatott módszerben az eloszlásra jellemző átlag, szórás, ferdeség és kurtózis jellemzőket elemeztem.
A vizsgálat eredményeként a Stokes szám alapján történő szűréssel a részecskék egy olyan eloszlását kapjuk meg, amelyek méretükkel és sebességükkel megfelelően jellemzik a permet. Az eloszlások statisztikai momentumokkal történő elemzésével pedig számszerűsíthetjük a permeten végbemenő változásokat minden vizsgált paraméter esetén.
Irodalom:
[1] Beér JM, Chigier NA. Combustion Aerodynamics. Malabar, Florida: Robert E. Krieger Publishing Company; 1983.
[2] Lefebvre AH, Mcdonell VG. Atomization and Sprays, Second Edition. 2017. https://doi.org/https://doi.org/10.1201/9781315120911.
[3] Rácz E, Józsa V. Porlasztás sebességképének elemzése statisztikai momentumok segítségével. XXIX Nemzetközi Gépészeti Konf – OGÉT 2021 2021:72–5.
[4] Springer Handbook of Experimental Fluid Mechanics. 2007. https://doi.org/10.1007/978-3-540-30299-5.
