Báo cáo nghiên cứu khoa học: SO SÁNH TRƯỜNG TỐC ĐỘ CỦA TIA PHUN RỐI, KHUẾCH TÁN TÍNH THEO MÔ HÌNH TÍCH PHÂN VÀ CODE CFD ĐA PHƯƠNG FLUENT 6.0

Mô hình tích phân một chiều đơn giản, cho kết quả nhanh chóng, phù hợp với nhiều áp dụng thực tiễn đối với tia phun rối, khuếch tán. Tuy nhiên để có thể tổng quát hóa việc áp dụng, mô hình cần được đánh giá bằng kết quả cho bởi các phần mềm đa phương có sẵn. Bài báo này so sánh trường tốc độ cho bởi mô hình tích phân và code CFD Fluent 6.0. Sai lệch giữa hai mô hình nằm trong giới hạn 10% khi số Reynolds ở miệng vòi phun nhỏ hơn 5000....
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Báo cáo nghiên cứu khoa học: "SO SÁNH TRƯỜNG TỐC ĐỘ CỦA TIA PHUN RỐI, KHUẾCH TÁN TÍNH THEO MÔ HÌNH TÍCH PHÂN VÀ CODE CFD ĐA PHƯƠNG FLUENT 6.0" SO SÁNH TRƯỜNG TỐC ĐỘ CỦA TIA PHUN RỐI, KHUẾCH TÁN TÍNH THEO MÔ HÌNH TÍCH PHÂN VÀ CODE CFD ĐA PHƯƠNG FLUENT 6.0 A COMPARISON OF VELOCITY FIELD OF THE TURBULENT DIFFUSION JET GIVEN BY THE INTEGRAL MODEL AND THE CFD CODE FLUENT 6.0 BÙI VĂN GA - PHẠM THỊ KIM LOAN Trường Đại học Bách khoa, Đại học Đà Nẵng NHAN HỒNG QUANG Viện NCKHKT Bảo hộ lao động Đà Nẵng TÓM TẮT Mô hình tích phân một chiều đơn giản, cho kết quả nhanh chóng, ph ù hợp với nhiều áp dụng thực tiễn đối với tia phun rối, khuếch tán. Tuy nhiên để có thể tổng quát hóa việc áp dụng, mô hình cần được đánh giá bằng kết quả cho bởi các phần mềm đa phương có sẵn. Bài báo này so sánh trường tốc độ cho bởi mô hình tích phân và code CFD Fluent 6.0. Sai lệch giữa hai mô hình nằm trong giới hạn 10% khi số Reynolds ở miệng vòi phun nhỏ hơn 5000. ABSTRACT The integral model is simple in utilization, low CPU time calculation, suitable for a lot of pratical applications of turbulent diffusion jet. However, for a general application, the model should be assessed by the results of available multidirectional codes. This paper shows the comparison of velocity profiles given by the integral model and the CFD FLUENT 6.0 Code. The difference in results of the two models is less than 10% when the Reynolds number at the exit nozzle is lower than 5000. 1. Giíi thiÖu Tia phun rèi vµ khuÕch t¸n cã rÊt nhiÒu øng dông trong kü thuËt. Tr­íc ®©y, viÖc nghiªn cøu tia phun ®­îc tiÕn hµnh chñ yÕu b»ng thùc nghiÖm vµ nh÷ng qui luËt c¬ b¶n rót ra ®­îc tõ c¸c nghiªn cøu nµy ®· cã nh÷ng øng dông thiÕt thùc trong c«ng nghiÖp, ®Æc biÖt trong lÜnh vùc ®éng c¬ ®èt trong. Ngµy nay, víi sù ph¸t triÓn cña c¸c c«ng cô tin häc, bµi to¸n tia phun rèi, khuÕch t¸n ®· ®­îc nghiªn cøu mét c¸ch t­êng tËn nhê c¸c phÇn mÒm tÝnh to¸n ®éng häc chÊt láng (CFD). Sù ph¸t triÓn cña tia phun trong nh÷ng ®iÒu kiÖn kh¸c nhau, kÓ c¶ nh÷ng tr­êng hîp mµ tr­íc ®©y thùc nghiÖm khã hay kh«ng thÓ thùc hiÖn ®­îc, ®· ®­îc x¸c ®Þnh. Tuy nhiªn nh÷ng phÇn mÒm nh­ vËy rÊt phøc t¹p, thêi gian tÝnh to¸n kÐo dµi, ®«i lóc kh«ng phï hîp víi thùc tiÔn ¸p dông. Do ®ã, viÖc x©y dùng c¸c c«ng cô to¸n häc ®¬n gi¶n h¬n nh»m hç trî cho nghiªn cøu øng dông tia phun rèi, khuÕch t¸n lµ rÊt cÇn thiÕt. C«ng cô nh­ vËy cÇn ®­îc thiÕt lËp trªn c¬ së hÖ ph­¬ng tr×nh tÝch ph©n m« t¶ sù biÕn thiªn cña c¸c ®¹i l­îng vËt trung b×nh theo ph­¬ng trôc tia kÕt hîp víi c¸c qui luËt thùc nghiÖm vÒ diÔn biÕn cña chóng theo ph­¬ng h­íng kÝnh [6], [7], [11]. M« h×nh ®¬n gi¶n m« t¶ tia phun rèi ®­îc thiÕt lËp trong m«i tr­êng kh«ng khÝ ®øng yªn. M« h×nh nµy cã ý nghÜa trong kiÓm chøng c¸c ®iÒu kiÖn biªn vµ tÝnh chÝnh x¸c cña c¸c hÖ sè thùc nghiÖm sö dông. Trong thùc tÕ, dï trong buång ch¸y ®éng c¬ hay ngßai khÝ quyÓn, tia phun còng chÞu nh÷ng t¸c ®éng cña m«i tr­êng kh«ng khÝ vËn ®éng. V× vËy m« h×nh tia phun cã tÝnh tæng qu¸t ®­îc x©y dùng trong ®iÒu kiÖn cã sù t­¬ng t¸c cña m«i tr­êng [8]. Tuy kÕt qu¶ cho bëi m« h×nh tÝch ph©n vµ thùc nghiÖm trong c¸c tr­êng hîp cô thÓ kh¸ phï hîp [9], [10] nh­ng ®Ó cã thÓ tæng qu¸t hãa cho nh÷ng tr­êng hîp ¸p dông kh¸c nhau, m« h×nh nµy cÇn ®­îc ®¸nh gi¸ bëi nh÷ng kÕt qu¶ cña phÇn mÒm ®a ph­¬ng. Trong bµi b¸o nµy, chóng t«i so s¸nh kÕt qu¶ tr­êng tèc ®é cho bëi m« h×nh tÝch ph©n ®· thiÕt lËp víi phÇn mÒm ®a ph­¬ng FLUENT 6.0. B­íc ®Çu viÖc ®¸nh gi¸ ®­îc thùc hiÖn trong cïng ®iÒu kiÖn tÝnh tãan ®èi víi tia phun th¼ng ®øng trong m«i tr­êng kh«ng khÝ ®øng yªn. Vßi phun cã ®­êng kÝnh 2 vµ 3 mm. VËn tèc phun thay ®æi tõ 50 ®Õn 100 m/s. M«i chÊt trong tia phun lµ khÝ dÇu má hãa láng LPG. 2. HÖ ph­¬ng tr×nh kh«ng chÕ tia phun HÖ ph­¬ng tr×nh khèng chÕ tia phun rèi, khuÕch t¸n nghiªng mét gãc bÊt kú trong m«i tr­êng kh«ng khÝ chuyÓn ®éng ngang ®· ®­îc tr×nh bµy trong [7]. HÖ ph­¬ng tr×nh bao gåm c¸c ph­¬ng tr×nh b¶o tßan viÕt d­íi d¹ng tÝch ph©n vµ m« h×nh rèi k- tiªu chuÈn. KÕt qu¶ cho bëi m« h×nh lµ biÕn thiªn cña c¸c ®¹i l­îng vËt lý theo ph­¬ng h­íng trôc. BiÕn thiªn cña chóng theo ph­¬ng h­íng kÝnh ®­îc x¸c ®Þnh theo qui luËt ®ång d¹ng [10]. 1,6 6 3 1,2 X = 200mm X= 400mm X = 100mm 4 2 U (m/s) U (m/s) 0,8 U (m/s) 2 1 0,4 r (mm) r (mm) r (mm) 0 0 0 ...