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

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. Mời bạn đọc tham khảo.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
So sánh trường tốc độ của tia phun rối, khuếch tán tính theo mô hình tích phân và code CFD đa phương Fluent 6.0SO 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, 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. 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. Tr-íc ®©y, viÖc nghiªn cøutia phun ®-îc tiÕn hµnh chñ yÕu b»ng thùc nghiÖm vµ nh÷ng qui luËt c¬ b¶n rót ra ®-îc tõ c¸c nghiªncøu 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 nghiªncøu mét c¸ch t-êng tËn nhê c¸c phÇn mÒm tÝnh to¸n ®éng häc chÊt láng (CFD). Sù ph¸t triÓn cña tiaphun trong nh÷ng ®iÒu kiÖn kh¸c nhau, kÓ c¶ nh÷ng tr-êng hîp mµ tr-íc ®©y thùc nghiÖm khã haykh«ng thÓ thùc hiÖn ®-îc, ®· ®-îc x¸c ®Þnh. Tuy nhiªn nh÷ng phÇn mÒm nh- vËy rÊt phøc t¹p, thêigian 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 øngdông tia phun rèi, khuÕch t¸n lµ rÊt cÇn thiÕt. C«ng cô nh- vËy cÇn ®-îc thiÕt lËp trªn c¬ së hÖ ph-¬ngtr×nh tÝch ph©n m« t¶ sù biÕn thiªn cña c¸c ®¹i l-îng vËt trung b×nh theo ph-¬ng trôc tia kÕt hîp víic¸c qui luËt thùc nghiÖm vÒ diÔn biÕn cña chóng theo ph-¬ng h-íng kÝnh [6], [7], [11]. M« h×nh ®¬n gi¶n m« t¶ tia phun rèi ®-îc thiÕt lËp trong m«i tr-êng 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 nghiÖmsö dông. Trong thùc tÕ, dï trong buång ch¸y ®éng c¬ hay ngßai khÝ quyÓn, tia phun còng chÞu nh÷ngt¸c ®éng cña m«i tr-êng kh«ng khÝ vËn ®éng. V× vËy m« h×nh tia phun cã tÝnh tæng qu¸t ®-îc x©ydùng trong ®iÒu kiÖn cã sù t-¬ng t¸c cña m«i tr-êng [8]. Tuy kÕt qu¶ cho bëi m« h×nh tÝch ph©n vµ thùc nghiÖm trong c¸c tr-êng hîp cô thÓ kh¸ phïhîp [9], [10] nh-ng ®Ó cã thÓ tæng qu¸t hãa cho nh÷ng tr-êng hîp ¸p dông kh¸c nhau, m« h×nh nµycÇn ®-îc ®¸nh gi¸ bëi nh÷ng kÕt qu¶ cña phÇn mÒm ®a ph-¬ng. Trong bµi b¸o nµy, chóng t«i so s¸nhkÕt qu¶ tr-êng tèc ®é cho bëi m« h×nh tÝch ph©n ®· thiÕt lËp víi phÇn mÒm ®a ph-¬ng FLUENT 6.0. B-íc ®Çu viÖc ®¸nh gi¸ ®-îc thùc hiÖn trong cïng ®iÒu kiÖn tÝnh tãan ®èi víi tia phun th¼ng®øng trong m«i tr-êng 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 tr-êngkh«ng khÝ chuyÓn ®éng ngang ®· ®-îc tr×nh bµy trong [7]. HÖ ph-¬ng tr×nh bao gåm c¸c ph-¬ng tr×nhb¶o tßan viÕt d-íi d¹ng tÝch ph©n vµ m« h×nh rèi k- tiªu chuÈn. KÕt qu¶ cho bëi m« h×nh lµ biÕn thiªncña c¸c ®¹i l-îng vËt lý theo ph-¬ng h-íng trôc. BiÕn thiªn cña chóng theo ph-¬ng h-íng kÝnh ®-îcx¸c ®Þnh theo qui luËt ®ång d¹ng [10]. 6 1,6 3 X = 200mm 1,2 X = 100mm X = 400mm 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 0 5 10 15 20 0 20 40 0 20 40 60 80 H×nh 1: So s¸nh profil tèc ®é cho bëi m« h×nh tÝch ph©n vµ thùc nghiÖm ...