Logowanie do System sprawozdań KDM

Badanie przestrzennego rozkładu współczynnika wnikania ciepła przy uderzeniu strugą dla układów dysz za pomocą analizy odwrotnej

Kierownik projektu: Arkadiusz Ryfa

Politechnika Śląska

Gliwice

Streszczenie projektu

Celem projektu jest zbadanie rozkładu przestrzennego współczynnika wnikania ciepła (WWC) na powierzchni ciała stałego uderzanego strugą wytworzoną w układzie dysz. Ze względu na skomplikowaną fizykę, większość uderzających strug nie może być symulowana bezpośrednio i stąd opracowany zostanie algorytm odwrotny. Dane wejściowe zostaną uzyskane eksperymentalnie na podstawie nieustalonych pomiarów temperatury realizowanych na przeciwnej do uderzanej powierzchni ciała stałego. Wyniki analizy odwrotnej zostaną uogólnione i wykorzystane do modyfikacji istniejących lub opracowania nowych korelacji na WWC. Korelacje te mogą być następnie stosowane w prostych modelach przewodzenia ciepła w celu uzyskania pola temperatury wewnątrz ciała uderzanego strugą. Dodatkowo, opracowany kod numeryczny będzie cechowała uniwersalność, dzięki czemu może być potencjalnie zastosowany do rekonstrukcji WWC dla innych zjawisk fizycznych.

W projekcie opracowany zostanie algorytm odwrotny pozwalający na odtworzenie przestrzennego rozkładu współczynnika wnikania ciepła (WWC) na powierzchni ciała uderzanego strugą. Najważniejsze cechy opracowanego algorytmu:

- specjalny zestaw funkcji aproksymacyjnych pozwoli ominięcie nieliniowości problemu, skrócenia czasu obliczeń i poprawy stabilności rozwiązania oraz zapewni niezmienność WWC w czasie,

- WWC wyznaczony zostanie minimalizując różnicę temperatur z pomiaru i modelu odwrotnego,

- współczynniki wrażliwości wykorzystywane wewnątrz procedury odwrotnej wyznaczone zostaną numerycznie w programie Patran/MARC, co pozwoli na wykorzystanie algorytmu dla dowolnej geometrii,

- użytkownik wybierze początkową aproksymację, która będzie automatycznie korygowana wewnątrz procedury optymalizacyjnej, co pozwoli na znalezienie najlepszego rozwiązania.

Danymi do algorytmu będą temperatury mierzone na przeciwnej do uderzanej powierzchni ciała stałego za pomocą szybkiej kamery termowizyjnej. W ramach badań WWC odtworzony zostanie dla jednofazowej dyszy powietrznej oraz strugi wodnej z powierzchnią swobodną. Dla każdej z nich przeprowadzona zostanie duża liczba pomiarów dla szeregu parametrów dysz/strug, co pozwoli na zgłębienie wpływu tych parametrów na uderzeniową wymianę ciepła. Projekt zwieńczy badanie interakcji wymiany ciepła między dyszami oraz opracowanie korelacji pozwalających wyznaczyć WWC bez konieczności modelowania matematycznego oraz eksperymentów.

Wyniki uzyskane w projekcie, będą nowością w tym obszarze badawczym, gdyż istniejące korelacje odnoszą się wyłącznie do pojedynczej dyszy. Dodatkowo, najczęściej odnoszą się one do maksymalnej lub średniej powierzchniowej wartości WWC i nie uwzględniają wszystkich geometrycznych parametrów dyszy. Ponadto na dzień dzisiejszy brak jest kompleksowej analizy wpływu wszystkich istotnych parametrów na uderzeniową wymianę ciepła. Opracowana metoda, dzięki numerycznemu wyznaczaniu współczynników wrażliwości oraz wykorzystaniu pomiarów na innej niż uderzana powierzchni będzie mogła być zastosowana również dla innych rodzajów strug oraz odtwarzania warunków brzegowych dla innych problemów cieplnych.

Publikacje

  1. Arkadiusz Ryfa*, Marek Rojczyk, Wojciech Adamczyk, Reconstruction of the spatial distribution of the heat transfer coefficient for an array of air jets, Inverse Problems Symposium 2016 -, (2016) 4
  2. Arkadiusz Ryfa, Wojciech Adamczyk, Marek Rojczyk, Development of correlation for the heat transfer coefficient for an array of air jets, Inverse Problems Symposium 2017 -, (2017) 7

Centrum Informatyczne Trójmiejskiej Akademickiej Sieci Komputerowej
ul. G. Narutowicza 11/12, 80-233 Gdańsk   |   tel. 58-347-24-11
email: office@task.gda.pl   |   NIP: 584-020-35-93