Investigation The effect of Y-intake Duct Adapter Inclination and Roughness on Boundary Layer Separation

الموضوعات

علوم تطبيقية وتكنولوجية

الملخص

The control of flow boundary layer separation inside Y-intake duct adapter at different degree of inner duct roughness (0.002 m, 0.001 m, 1×10−12m) and inclination from main flow streamline (45°, 50°, 55°) have been studies experimentally and numerically. The main task is to sustain high pressure recovery and reduce the inflow velocity to avoid presence of separation inside the diffuser part of the air intake. The experiment werecarried out in thefluid flowlaboratory of the department of Mechanical Engineering, University of Babylon. Velocity reading are observed at specified locations in Y-intake duct (on different grade emery papers) with a free stream velocity. With the concept of 0.99U (freestream velocity) velocity profile is plotted at location of working sections length in the longitudinal direct. Comparative study is done between three degrees of roughness for better understanding of separation of boundary layer theory. The experiment was conducted in turbulent flowing at steady state conditions. Measurements of flow rate and pressure drop were conducted.Numerical is accompleshedusingCOMSOL Multiphysics 5.5 commercial (CFD) software use to predict the velocity distribution of air through Y-intake duct. This is accomplished numerically by solving the Navier Stokes set of partial differential equations mass, momentum. These equations are linearized, discretized and applied to finite volume in the solver to obtain a detailed solution, including velocity and pressure in flow fields.The experimental results by flow visualization by smoke wind tunnel shows , streamline detachment occurs earlier and the separation region is substantially larger for the rough-wall case, due to the momentum deficit caused by the roughness. The experimental results showed a good agreement with the numerical results. From the study, results indicated 45° as the best option for intake duct angle due to better air flow behavior inside the intake air duct, and the best surface was PVC with roughness rate (1×10−12m).The performance parameters, static pressure recovery coefficient, skin friction coefficient, Friction Factor, are used for performance evaluation.It is shown that Pressure recovery coefficient has been decreasing with the increase of surface roughness, and implementing flow with 45°Y-intake duct gives maximum static pressure recovery of 0.76, 0.83, for experimental and numerical results, respectively. While the less improvement was produced with implementing flow with 55°Y-intake duct.It is also show that roughness initially increases the skin friction, then causes it to decrease faster than on a smooth wall. From the experimental work found that the friction factor decrease as the Reynold Number increase.The friction factor results of the CFD investigation was found to lie within ±8% of the experimental results

روابط وملفات

التعريف والنوع

رقم الوثيقة

0299bea1-d4cb-4fda-8742-e83d634d416d

رقم العقد

0

نوع الوسائط

Crawler

نوع المحتوى

الرسائل العلمية

صيغة المصدر

رسائل ماجيستير

نوع الملف

pdf text

أسماء الملفات

996481_1.pdf

بيانات النشر

ترجمة العنوان

استقصاء تأثير ميل وخشونة مآخذ مجرى السحب على فصل الطبقة الحدودية

ألقاب المؤلفين

[{"name_ar":"حميد كاظم حمزة","title_ar":"اشراف","title_en":"Supervision"},{"name_ar":"ضرغام عبد الحسن الخفاجي","title_ar":"اشراف","title_en":"Supervision"},{"name_ar":"فاطمة مالك محسن شياع","title_ar":"اعداد","title_en":"Preparation"}]

اللغة

English

المصدر والدورية

اسم المصدر

Investigation The effect of Y-intake Duct Adapter Inclination and Roughness on Boundary Layer Separation

المحتوى والصفحات

عدد الصفحات

0

ترجمة الملخص

التحكم في فصل الطبقة الحدودية للتدفق داخل محول مجرى السحب Y عند درجات مختلفة من خشونة القناة الداخلية (0.002 م ، 0.001 م ، ×〖10〗^(-12) 1م) والميل من انسياب التدفق الرئيسي (〖 (55〗^°,〖50〗^°,〖45〗^°تجريبيًا وعدديًا. وتتمثل المهمة الرئيسية في الحفاظ على استعادة الضغط العالي وتقليل سرعة التدفق لتجنب وجود الفصل داخل جزء الناشر من مدخل الهواء. نفذت التجربة في معمل تدفق السوائل التابع لقسم الهندسة الميكانيكية بجامعة بابل. يتم ملاحظة قراءة السرعة في مواقع محددة في مجرى السحب Y (على أوراق صنفرة مختلفة) مع سرعة تدفق حر. مع مفهوم 0.99U (سرعة التدفق الحر) يتم رسم ملف تعريف السرعة في موقع طول أقسام العمل في الاتجاه الطولي المباشر. أجريت دراسة مقارنة بين ثلاث درجات من الخشونة من أجل فهم أفضل لفصل نظرية الطبقة الحدودية. أجريت التجربة في جريان مضطرب وفي حالة مستقرة. تم إجراء قياسات لمعدل التدفق وانخفاض الضغط. يتم استخدام العدد العددي باستخدام برنامج COMSOL Multiphysics 5.5 التجاري (CFD) للتنبؤ بتوزيع سرعة الهواء عبر قناة السحب Y. يتم تحقيق ذلك عدديًا عن طريق حل مجموعة Navier Stokes من المعادلات التفاضلية الجزئية الكتلة والزخم. هذه المعادلات خطية ومحددة ويتم تطبيقها على الحجم المحدود في المحلل للحصول على حل مفصل ، بما في ذلك السرعة والضغط في مجالات التدفق.تظهر النتائج التجريبية من خلال تصور التدفق بواسطة نفق الرياح الدخاني ، حدوث انفصال التبسيط في وقت سابق وتكون منطقة الفصل أكبر بشكل كبير بالنسبة لحالة الجدار الخشنة ، بسبب عجز الزخم الناجم عن الخشونة. أظهرت النتائج التجريبية توافق جيد مع النتائج العددية. من الدراسة ، أشارت النتائج إلى أن 〖45〗^° درجة هو الخيار الأفضل لزاوية مجرى السحب بسبب سلوك تدفق الهواء الأفضل داخل مجرى هواء السحب ، وأفضل سطح هو PVC بمعدل خشونة (1×〖10〗^(-12)م). معايير الأداء ، static pressure recovery coefficient، skin friction coefficient، Friction Factor، تستخدم لتقييم الأداء. يتضح أن Pressure recovery coefficient يتناقص مع زيادة خشونة السطح ، وأن تنفيذ التدفق بمجرى سحبYبزاوية 〖45〗^° يعطي أقصى static pressure recovery قدره 0.76 ، 0.83 للنتائج التجريبية والرقمية ، على التوالي. بينما كان التحسن الأقل ناتجًا عن تنفيذ التدفق مع مجرى السحب بزاوية〖55〗^°. ومن الواضح أيضًا أن الخشونة تزيد من احتكاك الجلد في البداية ، ثم تتسبب في انخفاضه بشكل أسرع من الجدار الأملس. وجد من العمل التجريبي أن عامل الاحتكاك يتناقص مع زيادة رقم رينولد. تم العثور على نتائج عامل الاحتكاك لفحص CFD ضمن ± 8٪ من النتائج التجريبية.

كلمات الباحثين

Y-intake duct, Boundary layer separation, Inner duct roughness, Pressure recovery, Inflow velocity, Turbulent flow, Velocity profile, Flow rate, Pressure drop, COMSOL Multiphysics, CFD, Navier-Stokes equations, Finite volume method, Flow visualization, Smoke wind tunnel

إشراف وإعداد

الإشراف

حميد كاظم حمزة, ضرغام عبد الحسن الخفاجي

الإعداد

فاطمة مالك محسن شياع

الاقتباسات الببليوغرافية