nonisothermal turbulent jet: analysis of centerline velocity decay (in croatian)

Mentor:

prof. dr. sc. Sreko vai

Studenti:

Alen Cukrov, Tomislav Horvat, Tin Vrandei

Neizotermni turbulentni mlaz:

analiza smanjenja centralne brzine

Sveuilite u Zagrebu

Fakultet strojarstva i brodogradnje

Ciljevi Metode Rezultati Zakljuak

Cukrov, Horvat, Vrandei Peti susret Hrvatskog drutva za mehaniku 1/17

Ciljevi istraivanja

Metode analize

teorija

eksperiment

Rezultati

Zakljuak

Cukrov, Horvat, Vrandei Interklima 2013. Temperature field of nonisothermal turbulent jet 2/15

Sadraj predavanja

Slika 1. Kvalitativni prikaz turbulentnog mlaza.



Veza izmeu:

stupnja mjeanja m

faktora rasprenja G

Ovisnost stupnja

mjeanja o istrujnoj

brzini mlaza:

m = m (v0)


Ciljevi istraivanja



Slika 2. Karakteristine zone mlaza.

Teorijska analiza:

L. Prandtl (1925.)

B. Regenscheit (1971.)

Lee i Chu (2003.)

Eksperiment:

anemometar sa arnom niti


Metode analize



Usisavanje bezvrtlonog okolnog fluida

Nestlaivo strujanje:

= konst.

Konstantan statiki tlak u turbulentnoj zoni mlaza:


Teorijska analiza mlaza



iTm xv

.sp konstSlika 3. Koherentne strukture slobodnog mlaza.

L. Prandtl (1925.):

Integralna jednadba:

N.E. Kotsovinos (1976.):





Slika 4. Kontrolni volumen.

0 .xI I konst

2 2

0 ( )v h v y dy

2

1/2

( )exp ln2

m

v y y

yv

Uvrtavanjem i

sreivanjem slijedi:

N. Sarapa,

propozicija 9.5:

Brzina u simetrali mlaza:





Slika 5. Shematski prikaz slobodnog mlaza.

2 2

2 2 1/2

0

2 1exp

4ln2 22m

y zv h v dz

21

exp 122

zdz

2 2

0

1/2

ln4m

hv v

y





Slika 6. Popreni profil brzine mlaza u zoni

razvijenog strujanja.

Za y =y1/2 vrijedi:

y1/2 izraun:

G faktor rasprenja

mlaza

Lee i Chu (2003.):

za

1/2 Gy x

( ) 0,5 mv y v

0.116,0.13G

/ 13,54b h





Slika 7. Jezgra mlaza.

Regenscheit (1971.):

gdje je:

Veza G i m:

Neizotermni mlaz:

0

1mv h

m xv

0 /x h m

ln4Gm

0

2,83 1mv h Ar mx

mx m hv


Eksperimentalna analiza



Slika 8. Prikaz u nacrtu i izometriji analiziranog

istrujnog otvora dimenzija 140 x 18 mm (b/h = 7,8).

Mjereno:

za 8 istrujnih brzina:

(3 m/s 10 m/s)

Brzine:

na otvoru

du osi

Temperature:

prostorije





Slika 9. Mjerna linija.

Mjerna linija:

cjevovod

centrifugalni

ventilator

grija

(=80,7C )

plenum

sustav za

obradu

podataka

anemometar

sa arnom niti





Slika 10. Prikaz mjernih toaka pri mjerenju brzina

anemometrom sa arnom niti.

Anemometar sa

arnom niti:

16 mjernih toaka

udaljenost izmeu 2

toke:

l = 60 mm

tonost:

oitane vrijednosti

0.2 / 2%m s


Rezultati istraivanja



Slika 11. Smanjenje centralne brzine uz istrujnu

brzinu 10,12 m/s.

Eksperiment:

vena contracta

mjerna nesigurnost:

ISO-GUM

U = 0,4 m/s

Teorijska rjeenja:

prosjeno odstupanje:

m=0,17:

5,7%(6m/s) 17%(10m/s)

m=0,2:

5,7%(5m/s) 21%(10m/s)

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

1.2

1.4

0 10 20 30 40 50

Centr

aln

a b

rzin

a ,

vx/v

o

Udaljenost od istrujnog otvora, x/h

Eksperiment

Teorija m=0,17

Teorija m=0,2

,max 0xv v





Slika 12. Smanjenje centralne brzine uz

istrujnu brzinu 6,12 m/s.

0.0

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

1.2

1.4

1.6

0 10 20 30 40 50 60

Centr

aln

a b

rzin

a,

vx/v

0


Eksperiment

m=0,17

m=0,2

0.0

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

1.2

1.4

1.6

0 10 20 30 40 50 60

Centr

aln

a b

rzin

a,

vx/v

0


Eksperiment

m=0,17

m=0,2









Teorijska rjeenja:

najmanje prosjeno odstupanje:

m = 0,17

5,7%(6 m/s); 6,5% (7 m/s)

m = 0,2

6,3%(4 m/s); 5,7% (5 m/s)

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

1.2

1.4

0 10 20 30 40 50

Centr

aln

a b

rzin

a,

vx/v

o


Eksperiment

Teorija m=0,17

Teorija m=0,2


Zakljuak



Teorijska analiza

Najvea tonost:

Veza m i G

Eksperiment

Vena contracta

0v m

0 4 / ...7 /v m s m s

Hvala na panji!




nonisothermal turbulent jet: analysis of centerline velocity decay (in croatian)

Documents