Mentor:
prof. dr. sc. Sreko vai
Studenti:
Alen Cukrov, Tomislav Horvat, Tin Vrandei
Neizotermni turbulentni mlaz:
analiza smanjenja centralne brzine
Sveuilite u Zagrebu
Fakultet strojarstva i brodogradnje
Ciljevi Metode Rezultati Zakljuak
Cukrov, Horvat, Vrandei Peti susret Hrvatskog drutva za mehaniku 1/17
Ciljevi istraivanja
Metode analize
teorija
eksperiment
Rezultati
Zakljuak
Cukrov, Horvat, Vrandei Interklima 2013. Temperature field of nonisothermal turbulent jet 2/15
Sadraj predavanja
Slika 1. Kvalitativni prikaz turbulentnog mlaza.
Ciljevi Metode Rezultati Zakljuak
Cukrov, Horvat, Vrandei Peti susret Hrvatskog drutva za mehaniku 2/17
Veza izmeu:
stupnja mjeanja m
faktora rasprenja G
Ovisnost stupnja
mjeanja o istrujnoj
brzini mlaza:
m = m (v0)
Cukrov, Horvat, Vrandei Interklima 2013. Temperature field of nonisothermal turbulent jet 2/15
Ciljevi istraivanja
Ciljevi Metode Rezultati Zakljuak
Cukrov, Horvat, Vrandei Peti susret Hrvatskog drutva za mehaniku 3/17
Slika 2. Karakteristine zone mlaza.
Teorijska analiza:
L. Prandtl (1925.)
B. Regenscheit (1971.)
Lee i Chu (2003.)
Eksperiment:
anemometar sa arnom niti
Cukrov, Horvat, Vrandei Interklima 2013. Temperature field of nonisothermal turbulent jet 2/15
Metode analize
Ciljevi Metode Rezultati Zakljuak
Cukrov, Horvat, Vrandei Peti susret Hrvatskog drutva za mehaniku 4/17
Usisavanje bezvrtlonog okolnog fluida
Nestlaivo strujanje:
= konst.
Konstantan statiki tlak u turbulentnoj zoni mlaza:
Cukrov, Horvat, Vrandei Interklima 2013. Temperature field of nonisothermal turbulent jet 2/15
Teorijska analiza mlaza
Ciljevi Metode Rezultati Zakljuak
Cukrov, Horvat, Vrandei Peti susret Hrvatskog drutva za mehaniku 5/17
iTm xv
.sp konstSlika 3. Koherentne strukture slobodnog mlaza.
L. Prandtl (1925.):
Integralna jednadba:
N.E. Kotsovinos (1976.):
Cukrov, Horvat, Vrandei Interklima 2013. Temperature field of nonisothermal turbulent jet 2/15
Teorijska analiza mlaza
Ciljevi Metode Rezultati Zakljuak
Cukrov, Horvat, Vrandei Peti susret Hrvatskog drutva za mehaniku 6/17
Slika 4. Kontrolni volumen.
0 .xI I konst
2 2
0 ( )v h v y dy
2
1/2
( )exp ln2
m
v y y
yv
Uvrtavanjem i
sreivanjem slijedi:
N. Sarapa,
propozicija 9.5:
Brzina u simetrali mlaza:
Cukrov, Horvat, Vrandei Interklima 2013. Temperature field of nonisothermal turbulent jet 2/15
Teorijska analiza mlaza
Ciljevi Metode Rezultati Zakljuak
Cukrov, Horvat, Vrandei Peti susret Hrvatskog drutva za mehaniku 7/17
Slika 5. Shematski prikaz slobodnog mlaza.
2 2
2 2 1/2
0
2 1exp
4ln2 22m
y zv h v dz
21
exp 122
zdz
2 2
0
1/2
ln4m
hv v
y
Cukrov, Horvat, Vrandei Interklima 2013. Temperature field of nonisothermal turbulent jet 2/15
Teorijska analiza mlaza
Ciljevi Metode Rezultati Zakljuak
Cukrov, Horvat, Vrandei Peti susret Hrvatskog drutva za mehaniku 8/17
Slika 6. Popreni profil brzine mlaza u zoni
razvijenog strujanja.
Za y =y1/2 vrijedi:
y1/2 izraun:
G faktor rasprenja
mlaza
Lee i Chu (2003.):
za
1/2 Gy x
( ) 0,5 mv y v
0.116,0.13G
/ 13,54b h
Cukrov, Horvat, Vrandei Interklima 2013. Temperature field of nonisothermal turbulent jet 2/15
Teorijska analiza mlaza
Ciljevi Metode Rezultati Zakljuak
Cukrov, Horvat, Vrandei Peti susret Hrvatskog drutva za mehaniku 9/17
Slika 7. Jezgra mlaza.
Regenscheit (1971.):
gdje je:
Veza G i m:
Neizotermni mlaz:
0
1mv h
m xv
0 /x h m
ln4Gm
0
2,83 1mv h Ar mx
mx m hv
Cukrov, Horvat, Vrandei Interklima 2013. Temperature field of nonisothermal turbulent jet 2/15
Eksperimentalna analiza
Ciljevi Metode Rezultati Zakljuak
Cukrov, Horvat, Vrandei Peti susret Hrvatskog drutva za mehaniku 10/17
Slika 8. Prikaz u nacrtu i izometriji analiziranog
istrujnog otvora dimenzija 140 x 18 mm (b/h = 7,8).
Mjereno:
za 8 istrujnih brzina:
(3 m/s 10 m/s)
Brzine:
na otvoru
du osi
Temperature:
prostorije
Cukrov, Horvat, Vrandei Interklima 2013. Temperature field of nonisothermal turbulent jet 2/15
Eksperimentalna analiza
Ciljevi Metode Rezultati Zakljuak
Cukrov, Horvat, Vrandei Peti susret Hrvatskog drutva za mehaniku 11/17
Slika 9. Mjerna linija.
Mjerna linija:
cjevovod
centrifugalni
ventilator
grija
(=80,7C )
plenum
sustav za
obradu
podataka
anemometar
sa arnom niti
Cukrov, Horvat, Vrandei Interklima 2013. Temperature field of nonisothermal turbulent jet 2/15
Eksperimentalna analiza
Ciljevi Metode Rezultati Zakljuak
Cukrov, Horvat, Vrandei Peti susret Hrvatskog drutva za mehaniku 12/17
Slika 10. Prikaz mjernih toaka pri mjerenju brzina
anemometrom sa arnom niti.
Anemometar sa
arnom niti:
16 mjernih toaka
udaljenost izmeu 2
toke:
l = 60 mm
tonost:
oitane vrijednosti
0.2 / 2%m s
Cukrov, Horvat, Vrandei Interklima 2013. Temperature field of nonisothermal turbulent jet 2/15
Rezultati istraivanja
Ciljevi Metode Rezultati Zakljuak
Cukrov, Horvat, Vrandei Peti susret Hrvatskog drutva za mehaniku 13/17
Slika 11. Smanjenje centralne brzine uz istrujnu
brzinu 10,12 m/s.
Eksperiment:
vena contracta
mjerna nesigurnost:
ISO-GUM
U = 0,4 m/s
Teorijska rjeenja:
prosjeno odstupanje:
m=0,17:
5,7%(6m/s) 17%(10m/s)
m=0,2:
5,7%(5m/s) 21%(10m/s)
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
1.2
1.4
0 10 20 30 40 50
Centr
aln
a b
rzin
a ,
vx/v
o
Udaljenost od istrujnog otvora, x/h
Eksperiment
Teorija m=0,17
Teorija m=0,2
,max 0xv v
Cukrov, Horvat, Vrandei Interklima 2013. Temperature field of nonisothermal turbulent jet 2/15
Rezultati istraivanja
Ciljevi Metode Rezultati Zakljuak
Cukrov, Horvat, Vrandei Peti susret Hrvatskog drutva za mehaniku 14/17
Slika 12. Smanjenje centralne brzine uz
istrujnu brzinu 6,12 m/s.
0.0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
1.2
1.4
1.6
0 10 20 30 40 50 60
Centr
aln
a b
rzin
a,
vx/v
0
Udaljenost od istrujnog otvora, x/h
Eksperiment
m=0,17
m=0,2
0.0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
1.2
1.4
1.6
0 10 20 30 40 50 60
Centr
aln
a b
rzin
a,
vx/v
0
Udaljenost od istrujnog otvora, x/h
Eksperiment
m=0,17
m=0,2
Slika 13. Smanjenje centralne brzine uz
istrujnu brzinu 7,03 m/s.
Cukrov, Horvat, Vrandei Interklima 2013. Temperature field of nonisothermal turbulent jet 2/15
Rezultati istraivanja
Ciljevi Metode Rezultati Zakljuak
Cukrov, Horvat, Vrandei Peti susret Hrvatskog drutva za mehaniku 15/17
Slika 14. Smanjenje centralne brzine uz
istrujnu brzinu 3,07 m/s.
Teorijska rjeenja:
najmanje prosjeno odstupanje:
m = 0,17
5,7%(6 m/s); 6,5% (7 m/s)
m = 0,2
6,3%(4 m/s); 5,7% (5 m/s)
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
1.2
1.4
0 10 20 30 40 50
Centr
aln
a b
rzin
a,
vx/v
o
Udaljenost od istrujnog otvora, x/h
Eksperiment
Teorija m=0,17
Teorija m=0,2
Cukrov, Horvat, Vrandei Interklima 2013. Temperature field of nonisothermal turbulent jet 2/15
Zakljuak
Ciljevi Metode Rezultati Zakljuak
Cukrov, Horvat, Vrandei Peti susret Hrvatskog drutva za mehaniku 16/17
Teorijska analiza
Najvea tonost:
Veza m i G
Eksperiment
Vena contracta
0v m
0 4 / ...7 /v m s m s
Hvala na panji!
Cukrov, Horvat, Vrandei Interklima 2013. Temperature field of nonisothermal turbulent jet 2/15
Ciljevi Metode Rezultati Zakljuak
Cukrov, Horvat, Vrandei Peti susret Hrvatskog drutva za mehaniku 17/17