ΜΕΤΡΗΣΕΙΣ ΤΥΡΒΗΣ ΣΕ ΚΑΤΑΚΟΡΥΦΗ ΘΕΡΜΑΙΝΟΜΕΝΗ ΦΛΕΒΑ ΜΕ ΑΡΝΗΤΙΚΗ ΑΝΩΣΗ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΙΑΣ ΤΜΗΜΑ ΠΟΛΙΤΙΚΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ Υ ΡΟΜΗΧΑΝΙΚΗΣ & ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΙΚΗΣ ΤΕΧΝΙΚΗΣ ΗΜΗΤΡΗΣ ΣΠΕΤΣΙΩΤΗΣ ΠΑΝΟΣ Ν. ΠΑΠΑΝΙΚΟΛΑΟΥ

ΤΥΡΒΩ ΕΙΣ ΕΚΤΟΞΕΥΟΜΕΝΕΣ ΦΛΕΒΕΣ ΦΛΕΒΑ - έσµη νερούήάλλου ρευστού που διαχέεται σε αποδέκτη ίδιας ή διαφορετικής πυκνότητας ΤΥΡΒΩ ΗΣ - Στο πεδίο ροής της φλέβας υπάρχει χρονική διακύµανση της ταχύτητας ή/και της συγκέντρωσης κάποιας ουσίας διαλυµένης στην φλέβα

Turner (1966) Seban et al (1978) Baines et al (199) Lindberg (1994) Zhang & Baddour (1998) Pantzlaff & Lueptow (1999) Bloomfield & Kerr (2) Papanicolaou & Kokkalis (28) ΙΣΤΟΡΙΚΗ ΑΝΑ ΡΟΜΗ

ΤΥΡΒΩ ΕΙΣ ΕΚΤΟΞΕΥΟΜΕΝΕΣ ΦΛΕΒΕΣ ΦΥΣΙΚΕΣ ΤΕΧΝΗΤΕΣ ΥΠΟΘΑΛΑΣΣΙΕΣ ΦΛΕΒΕΣ (SEA VENTS) ΘΕΡΜΟΠΗΓΕΣ (GEYSERS) ΑΡΤΕΣΙΑΝΑ ΠΗΓΑ ΙΑ ΕΚΡΗΞΕΙΣ ΗΦΑΙΣΤΕΙΩΝ ΥΨΙΚΑΜΙΝΟΥΣ ΠΥΡΚΑΓΙΕΣ ΕΞΑΤΜΙΣΕΙΣ ΙΑΧΥΤΗΡΕΣ ΤΟΥΡΜΠΙΝΕΣ FUEL INJECTION ΒΙΟΜΗΧΑΝΙΚΕΣ ΕΓΚΑΤΑΣΤΑΣΕΙΣ ΜΗΧΑΝΙΣΜΟΙ ΨΥΞΗΣ ΘΕΡΜΑΝΣΗΣ

ΤΥΡΒΩ ΕΙΣ ΕΚΤΟΞΕΥΟΜΕΝΕΣ ΦΛΕΒΕΣ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ ΦΛΕΒΑΣ Απλή φλέβα - Μ>> >>Β 2 πd Q = W 4 M = QW ρa ρ B = gq = g' Q ρ Πλούµιο - Μ<< <<Β Ανωστική φλέβα - Μ,Β ίδιας τάξης

ΦΛΕΒΕΣ ΜΕ ΑΡΝΗΤΙΚΗ ΑΝΩΣΗ Φορά προς τα κάτω σε αποδέκτη µεγαλύτερης πυκνότητας Φορά προς τα πάνω σε αποδέκτη µικρότερης πυκνότητας Μέγιστο βάθος z max Bάθος σταθεροποίησης z S

ΙΑΣΤΑΤΙΚΗ ΑΝΑΛΥΣΗ Χαρακτηριστικές κλίµακες µήκους Q l Q = l M = 1/ 2 M M B 3/ 4 1/ 2 Papanicolaou & Kokkalis z/l = f(r M ) z max /l = 3 M z /l s M = 2 Αριθµός Richardson ' ( g D) 1/ 2 1/ 4 Q 1 1/ 2 1/ 4 l QB π π R = = = 5 / 4 = l M 4 W 4 M Fr

ΡΥΘΜΟΣ ΑΡΑΙΩΣΗΣ Μέση αραίωση Αραίωση στον άξονα S T T T = a c Q a Q T T = a z Tc Ta z M S l T Papanicolaou & List (1987) -,3<r/z<,3 S C l Q /z =.165 S F c r = 1 F T T c T T a a Papanicolaou & Kokkalis (28).3< S C l Q /z <.4 (από( δεδοµένα των Seban et al) when.5< z/l <2 M S M l Q /z =.285 (1-D D modelling)

ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΗ ΙΑΤΑΞΗ

THERMISTORS Αισθητήρας ταχείας απόκρισης Όταν βρίσκεται µέσα στο πεδίο ροής ενός ρευστού, τότε η αντίστασή του αυξοµειώνεται ανάλογα µε τη θερµοκρασία του ρευστού. Οι αυξοµειώσεις της αντίστασης προκαλούν µεταβολές στο δυναµικό στο ηλεκτρικό κύκλωµα του thermistor, που καταγράφονται ψηφιακά µε υπολογιστή και το κατάλληλο λογισµικό δειγµατοληψίας

ΙΑΛΕΙΨΕΙΣ ΣΤΟ ΣΗΜΑ ΤΩΝ THERMISTORS T-Ta ( o C) 25 2 15 1 5 r=1cm r=9cm r=8cm r=7cm r=6cm 1 2 3 4 r (cm)

Αριθµός πειραµάτων 46 ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΕΣ ΠΑΡΑΜΕΤΡΟΙ ιάµετρος ακροφυσίου.5,.75, 1. cm Βάθος.25< < z/l <2 M Θερµοκρασία φλέβας 45 o C <T <73 o C Θερµοκρασία αποδέκτη 17 o C <T <29 o a C Χρόνος/Συχνότητα δειγµατοληψίας 4 sec/8 Hz Αριθµός Richardson.2<R <.157 Αριθµός Reynolds 55<Re<17

ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΗ ΙΑ ΙΚΑΣΙΑ Υπολογισµοί: Μέσης θερµοκρασίας Tmean Έντασης τύρβης Τ Μέγιστης θερµοκρασίας Τmax Ελάχιστης θερµοκρασίας Tmin Αδιάστατες κλίµακες µήκους r/l M r/z Αδιάστατη κλίµακα θερµοκρασίας Τ/Τc Αδιάστατη κλίµακα τύρβης Τ /Τc

JET PROFILE

Α ΙΑΣΤΑΤΟ ΙΑΓΡΑΜΜΑ ΘΕΡΜΟΚΡΑΣΙΑΣ z = l M l M 1,9 T/Tc,8,7,6,5,4,3,2,1-1,5-1 -,5,5 1 1,5 r/l M 1/7/27(1) 25/1/27(1) 28/6/27(1) 25/9/27(2) 19/11/27(2) 2/11/27(2) 21/11/27(2)

Α ΙΑΣΤΑΤΟ ΙΑΓΡΑΜΜΑ ΘΕΡΜΟΚΡΑΣΙΑΣ z = l M l M 1,9 T/Tc,8,7,6,5,4,3,2,1 -,6 -,4 -,2,2,4,6 r/z 1/7/27(1) 14/6/27(1) 28/6/27(1) 25/9/27(2) 19/11/27(2) 2/11/27(2) 21/11/27(2) 25/1/27(2)

Α ΙΑΣΤΑΤΟ ΙΑΓΡΑΜΜΑ ΤΥΡΒΗΣ z = l M l M,7 T'/Tc,6,5,4,3,2,1 1/7/27(1) 14/6/27(1) 28/6/27(1) 25/9/27(2) 19/11/27(2) 2/11/27(2) 21/11/27(2) 25/1/27(2) -1,5-1 -,5,5 1 1,5 r/l M

Α ΙΑΣΤΑΤΟ ΙΑΓΡΑΜΜΑ ΤΥΡΒΗΣ z = l M l M,7 T'/Tc,6,5,4,3,2,1 1/7/27(1) 25/1/27(2) 14/6/27(1) 28/6/27(1) 25/9/27(2) 19/11/27(2) 2/11/27(2) 21/11/27(2) -,6 -,4 -,2,2,4,6 r/z

Α ΙΑΣΤΑΤΟ ΙΑΓΡΑΜΜΑ ΘΕΡΜΟΚΡΑΣΙΑΣ z = 2l M 2l M 1,9 T/Tc,8,7,6,5,4,3,2,1-1,5-1 -,5,5 1 1,5 r/l M 28/6/27(2) 28/6/27(6) 26/9/27(1) 24/1/27(4) 25/1/27(4) 19/11/27(4) 2/11/27(4) 21/11/27(4)

Α ΙΑΣΤΑΤΟ ΙΑΓΡΑΜΜΑ ΘΕΡΜΟΚΡΑΣΙΑΣ z = 2l M 2l M 1,9 T/Tc,8,7,6,5,4,3,2,1 -,6 -,4 -,2,2,4,6 r/z 28/6/27(2) 28/6/27(6) 26/9/27(1) 24/1/27(4) 25/1/27(4) 19/11/27(4) 2/11/27(4) 21/11/27(4)

Α ΙΑΣΤΑΤΟ ΙΑΓΡΑΜΜΑ ΤΥΡΒΗΣ z = 2l M 2l M,7 T'/Tc,6,5,4,3,2,1 28/6/27(2) 28/6/27(6) 26/9/27(1) 24/1/27(4) 25/1/27(4) 19/11/27(4) 2/11/27(4) 21/11/27(4) -1,5-1 -,5,5 1 1,5 r/l M

Α ΙΑΣΤΑΤΟ ΙΑΓΡΑΜΜΑ ΤΥΡΒΗΣ z = 2l M 2l M,7 T'/Tc,6,5,4,3,2,1 28/6/27(2) 28/6/27(6) 26/9/27(1) 24/1/27(4) 25/1/27(4) 19/11/27(4) 2/11/27(4) 21/11/27(4) -,6 -,4 -,2,2,4,6 r/z

ΜΕΣΗ Α ΙΑΣΤΑΤΗ ΑΡΑΙΩΣΗ Μέση αδιάστατη αραίωση 1,4 1,2 1 Slq/z,8,6,4,2,5 1 1,5 2 2,5 z/l M

Α ΙΑΣΤΑΤΗ ΑΡΑΙΩΣΗ ΣΤΟΝ ΑΞΟΝΑ Αδιάστατη αραίωση στον άξονα,5,45,4,35 Το/ ΤcF,3,25,2,15,1,5,5 1 1,5 2 2,5 z/l M

ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ 1) Στην περιοχή z/l M =2 η ροή διακόπτεται λόγω µεταβολής του βάθους σταθεροποίησης της φλέβας. Για το λόγο αυτό, στην επεξεργασία της χρονοσειράς χρησιµοποιήθηκαν µόνο οι τιµές Τ = Τ +.5o a C. 2) Το προφίλ θερµοκρασίας σε φλέβες µε αρνητική άνωση έχει µεγαλύτερο εύρος απ ότι σε φλέβες µε θετική άνωση (.6 έναντι.3). 3) Το κανονικοποιηµένο διάγραµµα τύρβης έχει µεγαλύτερο εύρος από το αντίστοιχο φλέβας µε θετική άνωση αλλά οι µέγιστες τιµές είναι περίπου οι ίδιες. Στην περιοχή σταθεροποίησης της ροής, όπου υπερισχύουν οι ανωστικές δυνάµεις, η µέγιστη ένταση της τύρβης είναι διπλάσια. 4) Η κανονικοποιηµένη αραίωση στον άξονα της φλέβας κυµαίνεται µεταξύ των τιµών.15~.17 για z/l M >1. Οι τιµές αυτές είναι παρόµοιες µε αυτές που έχουν παρατηρηθεί σε φλέβες µε θετική άνωση. Ο λόγος της αραίωσης στον άξονα της φλέβας προς τη µέση αραίωση είναι µεγαλύτερος του 1.4 που αποτελεί τυπική τιµή για φλέβες µε θετική άνωση και Γκαουσιανή κατανοµή της µέσης χρονικά συγκέντρωσης και ταχύτητας σε µια εγκάρσια διατοµή από τον άξονα της φλέβας.