20.500.12556/DKUM-66535 Numerical simulation of force interactions between rigid bodies and fluid flow Numerična simulacija delovanja sil med trdnimi telesi in tekočino Particles immersed in a fluid have always been an important researching domain in process technologies, pharmacy and fluid mechanics. It is for its practical utility in industry that the two-phase flow is still being academically researched, but in present times with a slightly different, more complex approach. Formerly all the particles have been assumed to be spheres, what simplified the models of processes physical presentation. Nowadays, however, it is clear that such an assumption makes significant errors in some fields of applications. With that reason ellipsoids were presented instead of spheres. That step also transferred computation from analytical or partially analytical to wholey numerical. This work presents the results of numerical simulation of different ellipsoids and sphere. In addition a Saffmann effect on sphere is presented as a special phenomena in fluid mechanics. Dvofazni tok in njegova fizikalna ter matematična predstavitev so v inženirskih panogah od nekdaj predstavljali tematiko, kateri je potrebno nameniti veliko raziskovanja. Zlasti je raziskovanje delcev v toku pomembno v procesni tehniki, ki je nek skupen imenovalec za prehrambeno industrijo, farmacevtsko industrijo in razne kemično-predelovalne procese. Poleg obnašanja delcev in poti, ki jih ubirajo, so predvsem sile na delce in sile med delci tiste, ki jih želimo določiti. Skoraj do današnjega časa so delci v člankih in raziskavah predstavljeni izključno v obliki krogel. Krogla je matematično relativno lahko popisljiva in tako do določenih omejenih razsežnosti omogoča analitičen preračun toka okoli delcev (npr.Stokesov tok). Še vedno so enačbe v polnosti nerešljive, a te omejene rešitve predstavljajo neko izhodišče, na keterem se gradijo različne korelacije in eksperimentalno določene rešitve. Z modernizacijo in vedno hitrejšimi in natančnejšimi postopki pa so se tudi v procesni tehniki pojavile nove zahteve, ki jih predpostavka krogelnih delcev več ne izpolnjuje. Za dobro natačnost je torej potrebno delce predstaviti z kompleksnejšimi oblikami, ki bodo bolje popisali nakjlučno formo delca. Seveda pa je jasno samo po sebi, da si z novimi oblikami zapremo pot do analitičnih rešitev. Tako je edina možna pot ali eksperiment ali uporaba numerike. Eksperimenti za dvofazne tokove zahtevajo izredno natančno merilno opremo, ki je v večini izredno draga. Po drugi strani pa numerika predstavlja način, ki je izredno poceni. Velikokrat potrebujemo eksperimentalne podatke, a ti so v veliko primerih že določeni. Računalniki so danes razviti do te stopnje, da so že tudi preračuni z več tisoč delci končani v nekaj minutah. V tem delu avtor izbere vključno s kroglo 4 delce, katere želi v toku tekočine fizikalno popisati. Trije delci so različni elipsoidi z najrazličnejšimi dimenzijami. Računalnik danes sicer res predstavlja vlogo hitrega računarja, a ne vsemogočnega. Iz tega razloga se v nalogi tokovne razmere omeji na laminarne, ki ne zahtevajo pretirano gostih računskih mrež. Numerična simulacija sama po sebi pa vedno predstavlja samo nek podatek, ki ne predstavlja nujno pravilne rešitve. Da bi jo overil, avtor rešitev primerja z eksperimentalnimi korelacijami, ki jih nekaj obstaja in temeljijo na različnih modelih. Rešitev je podana v obliki, bodisi koeficienta upora bodisi koeficienta vzgona, saj je primerjava med različno velikostjo delcev tako najboljša. V tem delu je prav tako obravnavan Saffmanov učinek v toku. Ta je prav tako pomemben za pravilno razlago simulacij gibanja delcev v tekočini. Simulacija premikajočega delca je zahtevnejša in zahteva dinamične računske mreže. Način, kako to storiti je podan. Vse simulacije so izvedene z programskim paketom OpenFOAM, ki je izredno močno računsko orodje, a tudi zahtevno za uporabo. Da bi bralec kar najbolje razumel rezultate, je dodatno torej predstavljeno delo s programom in primer, kako zaženemo simulacijo. OpenFOAM Saffman effect drag coefficient sphere drag drag on ellipsoids forces on immersed bodies OpenFOAM Saffmanov učinek dinamični vzgon sila upora na krogli sila upora na elipsoidu sile na potopljena telesa true true false [O. Verhnjak] Angleški jezik Slovenski jezik Magistrsko delo/naloga 2017-06-30 10:01:30 2017-07-17 11:03:16 2022-07-11 03:07:33 2019-07-11 15:50:43 2017 0 Maribor 0 0000-00-00 NiDoloceno NiDoloceno NiDoloceno 0000-00-00 0000-00-00 0000-00-00 519.87:532.58(043.2) 20853782 URN:SI:UM:DK:MDPWWZXA MAG_Verhnjak_Ozbej_2017.pdf MAG_Verhnjak_Ozbej_2017.pdf 1 705D287AE5A9EACC1131139B15D06F81 6b078a56d01c114208ea47553f256209d761b903bb8ce2d48948f4082d45c4a9 6c8d56ab-7c0e-11eb-bb7a-00155d0001ca https://dk.um.si/Dokument.php?lang=slv&id=114258 Fakulteta za strojništvo 0 0 0