Wychwytywanie gwałtownych zjawisk nieliniowych za pomocą sprzężonej analizy numerycznej „Thermal Fluid - Solid Interaction”
Identyfikator grantu: PT01055
Kierownik projektu: Bartosz Kraszewski
Instytut Maszyn Przepływowych PAN w Gdańsku
Gdańsk
Data otwarcia: 2023-04-07
Streszczenie projektu
Gwałtowne zetknięcie płynu z ciałem stałym, takie jak uderzenie hydrauliczne, czy włożenie hartowanego elementu konstrukcji do zimnej wody, powoduje powstanie szeregu niestacjonarnych, trudnych do pomierzenia zjawisk typu gwałtowny przepływ ciepła przez nieliniowy, zmienny kontakt, nieliniowe zachowanie się ciała stałego pod dynamicznymi, śledzącymi obciążeniami, nieliniowe zachowane płynu wraz z powstaniem nieciągłości i bifurkacji. O gwałtowności zjawisk często świadczą towarzyszące efekty akustyczne.
W projekcie podjęto się oryginalnego zadania wychwycenia zjawisk nieliniowych powstających przy gwałtownym zetknięciu płyn – ciało stałe za pomocą numerycznych narzędzi Thermal Fluid-Solid Interaction w pełnym, dwukierunkowym sprzężeniu. Elementem oryginalnym jest nie tylko sprzężenie dwustronne poprzez równanie energii lecz, lecz także poprzez efekty nieliniowe w równiach pędu - zarówno płynu i ciała stałego - wywołane szybkozmiennym polem temperatury. Projekt skupia się na pionierskim zagadnieniu jakim jest nagłe obciążenie stalowego zbiornika gorącą wodą. W ramach projektu wykonano stanowisko badawcze umożliwiające pomiary szybkozmiennych procesów, w tym wyboczenia dna zbiornika. Na stanowisku wykonano powtarzalną serię badań i opracowano wyniki pomiarów pod kątem ich wykorzystania do porównań z modelowaniem numerycznym typu „Two-way Coupled Thermal FSI”.
Projekt należy do centralnych zagadnień termomechaniki, wykorzystuje prawa mechaniki zarówno dla płynu (CFD) jak i ciała stałego (CSD). Oprócz obliczania przemieszczeń, nieliniowych deformacji i naprężeń termicznych w ciele stałym o ruchomych granicach, oblicza się jednocześnie przepływy płynu oraz wymianę ciepła.
W projekcie podjęto się oryginalnego zadania wychwycenia zjawisk nieliniowych powstających przy gwałtownym zetknięciu płyn – ciało stałe za pomocą numerycznych narzędzi Thermal Fluid-Solid Interaction w pełnym, dwukierunkowym sprzężeniu. Elementem oryginalnym jest nie tylko sprzężenie dwustronne poprzez równanie energii lecz, lecz także poprzez efekty nieliniowe w równiach pędu - zarówno płynu i ciała stałego - wywołane szybkozmiennym polem temperatury. Projekt skupia się na pionierskim zagadnieniu jakim jest nagłe obciążenie stalowego zbiornika gorącą wodą. W ramach projektu wykonano stanowisko badawcze umożliwiające pomiary szybkozmiennych procesów, w tym wyboczenia dna zbiornika. Na stanowisku wykonano powtarzalną serię badań i opracowano wyniki pomiarów pod kątem ich wykorzystania do porównań z modelowaniem numerycznym typu „Two-way Coupled Thermal FSI”.
Projekt należy do centralnych zagadnień termomechaniki, wykorzystuje prawa mechaniki zarówno dla płynu (CFD) jak i ciała stałego (CSD). Oprócz obliczania przemieszczeń, nieliniowych deformacji i naprężeń termicznych w ciele stałym o ruchomych granicach, oblicza się jednocześnie przepływy płynu oraz wymianę ciepła.