Nghiên cứu dòng phun tác động vuông góc lên bề mặt ứng dụng trong hệ thống làm mát chu trình kín

L IC M Tác gi xin chân thành c m n th y giáo h TS Ph m V n B ch Ng c t n tình h N ng d n TS Nguy n Anh Tu n ng d n, đ nh h ng đóng góp ý ki n đ tác gi hoàn thành lu n v n Tác gi c ng xin trân tr ng g i l i c m n t i th y, cô giáo khoa C Khí, cán b phòng T Ch c Cán B phòng T o thu c Tr ng i H c & Sau iH c i H c Th y L i t o u ki n trình h c t p nghiên c u Tác gi c ng xin bày t lòng bi t n t i gia đình đ ng viên t o m i u ki n t t nh t cho tác gi h c t p nghiên c u Do th i gian th c hi n đ tài không nhi u, m c dù h t s c c g ng nh ng lu n v n không tránh kh i nh ng h n ch , sai sót nh t đ nh, tác gi r t mong nh n đ c nh ng ý ki n đóng góp c a th y cô b n đ ng nghi p đ lu n v n hoàn thi n h n Hà N i, ngày 04 tháng 12 n m 2014 Tác gi lu n v n Nguy n V n L p B N CAM K T Tên là: Nguy n V n L p Sinh ngày: 20/11/1990 Quê quán: Hà Thái – Hà Trung – Thanh Hóa H c viên cao h c: L p 21CK11 N i công tác: Khoa C khí tr ng i h c Th y L i Tôi xin cam đoan lu n v n t t nghi p cao h c ngành k thu t c khí ‘‘Nghiên c u dòng phun tác đ ng vuông góc lên b m t ng d ng h th ng làm mát chu trình kín’’ lu n v n th c hi n Các k t qu tính toán lu n v n không chép b t c tài li u khác Trong lu n v n có m t s n i dung trích d n c a tác gi khác, nh ng n i dung đ c trích d n tác gi ghi ngu n c th Hà N i, ngày 04 tháng 12 n m 2014 Tác gi lu n v n Nguy n V n L p M CL C M U CH NG – GI I THI U CHUNG 1.1 Gi i thi u chung v dòng phun .1 1.1.1 Dòng phun tia ng d ng c a dòng phun tia 1.1.2 T ng quan k t qu nghiên c u n c th gi i 1.2 M c đích c a đ tài nghiên c u 1.3 N i dung c a đ tài nghiên c u CH NG - C S LÝ THUY T V DÒNG PHUN TÁC NG VUÔNG GÓC LÊN B M T Gi i thi u v dòng phun tác đ ng tr c giao lên b m t c ng 2.1 2.1.1 C u trúc dòng phun 2.1.2 nh h ng c a hình d ng vòi phun t i c u trúc dòng phun tia .11 2.2 Tác đ ng truy n nhi t c a dòng phun tia 12 2.3 Các ph 2.3.1 Các ph ng trình c b n dòng phun 17 ng trình v dòng 17 2.3.2 Các mô hình r i 19 CH NG - KH O SÁT H TH NG S D NG DÒNG PHUN TIA TÁC NG VUÔNG GÓC LÊN B M T 24 3.1 Các ng d ng c a dòng phun 24 3.2 Kh o sát h th ng làm mát CPU s d ng dòng phun tia 27 3.2.1 C u t o h th ng 27 3.2.2 Nguyên lý làm vi c thông s h th ng .28 CH NG - MÔ PH NG BÀI TOÁN DÒNG PHUN TÁC NG VUÔNG GÓC LÊN B M T B NG PH N M M ANSYS FLUENT 31 4.1 Gi i thi u v ph n m m Ansys Fluent .31 4.1.1 Gi i thi u v Ansys Fluent .31 4.1.2 S d ng Ansys đ mô ph ng toán dòng ch y 32 4.2 Tính toán mô ph ng c u hình c th toán dòng phun tr c giao tác d ng lên b m t 37 4.2.1 Mô t toán 37 4.2.2 Các b c thi t l p mô hình toán, u ki n biên tính toán 39 4.3 K t qu th o lu n 43 4.3.1 Tr ng v n t c dòng phun tia 43 4.3.2 Dòng ch y ng dòng phun t 46 4.3.3 Dòng ch y t ng ch n .50 4.3.4 Dòng r i 58 4.3.5 S phân b truy n nhi t 60 4.5 K t lu n .64 K T LU N VÀ KI N NGH 65 TÀI LI U THAM KH O 67 DANH M C HÌNH NH Hình 1.1 Dòng phun tia .1 Hình 1.2 ng d ng c a dòng phun tia .4 Hình 2.1 a) dòng phun chìm b) dòng phun t Hình 2.2 a)tia phun không b h n ch b) Tia phun b h n ch Hình 2.3 C u hình dòng phun .8 Hình 2.4 Các khu v c dòng ch y c a toán dòng phun tia Hình 2.5 C u trúc dòng phun t i vùng phun t Hình 2.6 a) vòi phun d ng ng; b) vòi phun d ng ng côn c) vòi phun d ng l .11 Hình 2.7 Mô hình truy n nhi t đ i l u toán dòng phun 12 Hình 2.8 S phân b xuyên tâm t c đ truy n nhi t c a Baughn Shimizu [12] 14 Hình 2.9 ng dòng t i khu v c tác đ ng 15 Hình 2.10 Hi n t ng xoáy xu t hi n m nh kho ng cách vòi phun H/D=6 15 Hình 2.11 Vùng chuy n ti p ch đ ch y t ng sang ch y r i 16 Hình 2.12 K t qu thí nghi m c a Katti, V.and Prabhu, S.V [15] 16 Hình 2.13 Ba lo i l i vòi phun đ c Lee Lee nghiên c u [17] .17 Hình 2.14 S đ th hi n l ch s phát tri n mô hình r i 19 Hình 3.1 ng c tua bin khí 24 Hình 3.2 Bi u đ th hi n nhi t đ đ t nhi t đ cho phép c a v t li u 25 Hình 3.3 S phân b nhi t đ cánh tua bin [20] .25 Hình 3.4 Làm mát cánh b ng dòng phun tia .25 Hình 3.5 Hi n t ng n không khí 26 Hình 3.6 Dòng phun đ c ng d ng hàng không 26 Hình 3.7 C u t o h th ng làm mát b ng ch t l ng 27 Hình 3.8 M t s hình d ng kh i n c làm mát 28 Hình 3.9 Máy b m bình ch a ch t l ng .29 Hình 3.10 H th ng t n nhi t 30 Hình 4.1 Mô ph ng x lý k t qu mô ph ng b ng Ansys Fluent 31 Hình 4.2 Mô hình hóa kh i u n đ i v i lo i l i khác 35 Hình 4.3 Mi n r i r c d ng đo n th ng 36 Hình 4.4 Mi n r i r c d ng hình tam giác 36 Hình 4.5 Mô hình làm mát CPU .37 Hình 4.6 Mô hình toán 38 Hinh 4.7 Trình t mô ph ng Ansys Fluent 39 Hình 4.8 Trình t tính toán Ansys Fluent .40 Hình 4.9 Chia l i mô hình H/D=2 40 Hình 4.10 Mô hình toán sau kích ho t mô hình mô ph ng đ i x ng 41 Hình 4.11 i u ki n biên mô ph ng 42 Hình 4.12 Tr ng v n t c dòng phun tia v i H/D =2, Re=23000 44 Hình 4.13 Tr ng v n t c dòng phun v i H/D=2 Re=70000 44 Hình 4.14 Tr ng v n t c dòng phun v i H/D=6, Re=23000 45 Hình 4.15 Tr ng v n t c dòng phun v i H/D=6, Re=70000 45 Hình 4.16 Phân b v n t c so sánh v i tiêu chu n Power – law, Re=70000 47 Hình 4.17 Biên đ v n t c d c tr c t i v trí x/D =0.852 v i Re = 23000 .47 Hình 4.18 V n t c t i d c tr c t i v trí x/D =0.075 v i Re = 23000, H/D=2 48 Hình 4.19 V n t c d c tr c v i Re = 70000, H/D=2 48 Hình 4.20 Thành ph n v n t c vuông góc v i t ng ch n v i Re =23000, H/D=6 49 Hình 4.21 Thành ph n v n t c vuông góc v i t ng ch n v i Re =70000, H/D=6 49 Hình 4.22 Thành ph n v n t c vuông góc v i t ng ch n t i x/D=0.075 50 Hình 4.23 V n t c d c theo t ng ch n t i y/D =0.0, H/D=2,Re=23000 .51 Hình 4.24 V n t c d c theo t ng ch n t i y/D =1.0, H/D =2, Re=23000 52 Hình 4.25 V n t c d c theo t ng ch n t i y/D =1.5, H/D=2; Re=23000 .52 Hình 4.26 V n t c d c theo t ng ch n t i y/D =2.0, H/D=2; Re=23000 .53 Hình 4.27 V n t c d c theo t ng ch n t i y/D =2.5, H/D=2; Re=23000 .53 Hình 4.28 V n t c d c theo t ng ch n t i y/D =3.0, H/D=2; Re=23000 .53 Hình 4.29 V n t c d c t ng ch n t i y/D=1.0, H/D=6; Re=23000 54 Hình 4.30 V n t c d c t ng ch n t i y/D=2.0, H/D=6; Re=23000 54 Hình 4.31 V n t c d c t ng ch n t i y/D=3.0, H/D=6; Re=23000 55 Hình 4.32 V n t c d c t ng ch n t i v trí y/D=0.0, H/D=2, Re=70000 .56 Hình 4.33 V n t c d c t ng ch n t i v trí y/D=1.0, H/D=2, Re=70000 .56 Hình 4.34 V n t c d c t ng ch n t i v trí y/D=1.5, H/D=2, Re=70000 .56 Hình 4.35 V n t c d c t ng ch n t i v trí y/D=2.0, H/D=2, Re=70000 .57 Hình 4.36 V n t c d c t ng ch n t i v trí y/D=2.5 , H/D=2, Re=70000 57 Hình 4.37 V n t c d c t ng ch n t i v trí y/D=3.0, H/D=2, Re=70000 .57 Hình 4.38 Thành ph n v n t c d c t ng ch n , H/D=6, Re=70000 .58 Hình 4.39 Bi n d ng v n t c m ch đ ng U’/U 59 Hình 4.40 Bi u đ đ ng n ng r i dòng phun Re=23000, H/D=2 .60 Hình 4.41 Bi u đ đ ng n ng r i Re=23000, H/D=6 .60 Hình 4.42 S phân b nhi t v i Re=23000, H/D=2 61 Hình 4.43 S phân b nhi t đ v i Re=23000, H/D6 .61 Hình 4.44 H s Nusselt b m t t m ph ng m ng nhi t v i Re=23000 62 Hình 4.45 H s Nusselt b m t t m ph ng m ng nhi t v i Re=70000 62 DANH M C B NG BI U B ng 2.1 – Các h ng s hi u ch nh mô hình k- tiêu chu n 21 B ng 2.2 – H s hi u ch nh mô hình r i k- Realisable 22 B ng 2.3 – Các h ng s hi u ch nh mô hình RNG k- 22 B ng 2.4 – H s hi u ch nh mô hình k - 23 DANH M C VI T T T D– ng kính vòi phun H – Kho ng cách t mi ng vòi phun t i t m ph ng Nu – H s Nusselt Pr – H ng s Prantl Re – H s Reynols q w – Thông l ng nhi t T jet - Nhi t đ l u ch t T wall - Nhi t đ t ng ch n U c – V n t c d c tr c vòi phun U b – V n t c trung bình t i c a vòi phun V – Thành ph n v n t c theo ph ng h U – Thành ph n v n t c theo ph ng vuông góc v i t m ph ng x,y – Các tr c h t a đ PIV - Particle Imaging Velocimetry k – đ ng n ng r i ε - điêu tán r i epsilon ω - tiêu tán r i omega µ - đ nh t U’ – V c t c m ch đ ng i, j – ph ng h t a đ ng tâm t m ph ng M U Tính c p thi t c a đ tài Hi n dòng phun đ c s d ng r t ph bi n cho nhi u ng d ng k thu t nh làm mát tuabin khí, s y khô gi y ho c v i d t may, làm mát s n xu t thép b ng ph ng pháp cán nóng, làm mát linh ki n n, n t , CPU máy tính (trong máy tr m) Trong quân s , dòng phun tia đ mát b phóng tên l a, g c s d ng đ làm ng ph n x c a v khí lazer, y t đ làm mát thi t b ch p X-quang D c dùng đ i quan m ng d ng, dòng phun tác đ ng vuông góc lên b m t có nhi t đ cao đ c s d ng nhi u h th ng làm mát chu trình kín b i hi u su t cao c u hình đ n gi n D i quan m lí thuy t, c u hình dòng phun tác đ ng tr c giao b m t nh n đ c quan tâm c a nhi u nhà nghiên c u t h p c a nhi u toán dòng nh dòng phun t do, dòng l p biên, hi u qu truy n nhi t c a toán ph thu c vào thông s c u hình toán Hi n nay, ch a có lý thuy t c th đ có th đánh giá toàn di n v b n ch t c h c, v t lý, c u trúc đ c tính dòng ch y c a toán này, nghiên c u v n đ đ c đánh giá qua nghiên c u th c nghi m Trên th gi i, toán v c u hình dòng r t đ c quan tâm nghiên c u Tuy nhiên vi c nghiên c u, phân tích đánh giá c u hính dòng phun tia tác đ ng tr c giao lên b m t ng d ng c a th c t v n h n ch Vi t Nam Vi c nghiên c u r t quan tr ng không nh ng đ a ph ng án thi t k t i u, nâng cao hi u su t truy n nhi t mà t o ti n đ thúc đ y ngành khác phát tri n Chính v y xin đ xu t đ tài “Nghiên c u dòng tia tác đ ng vuông góc lên b m t ng d ng h th ng làm mát chu trình kín” M c đích c a đ tài - Nghiên c u c s lý thuy t v dòng phun tia tác đ ng tr c giao lên b m t, phân tích b n ch t v t lí, b n ch t c h c, thông s c u hình, đ c tính dòng dòng phun tác đ ng tr c giao lên b m t - Dùng ph n m m đ mô ph ng m t c u hình c th v dòng phun ng p tác đ ng lên b m t ph ng 55 Hình 4.31 V n t c d c t 4.3.3.3 K t qu tr ng ch n t i y/D=3.0, H/D=6; Re=23000 ng h p Re=70000 i v i toán dòng phun dòng ch y d c t đ u, đ c tính dòng ch y t Chính v y tr theo t ng ch n s nh h ng ch n đ c quan tâm hàng ng t i hi u qu truy n nhi t ng h p chúng t ch xem xét thành ph n v n t c d c ng ch n V/Ub  Tr ng h p H/D =2 T i v trí y/D=0 hình 4.32 Khi kho ng cách phun H/D=2 nh ng t ng h s Reynolds ta th y r ng s khác gi a mô ph ng th c nghi m t ng Nguyên nhân gây s khác t i vùng c Khi t ng v n t c c ng đ r i t ng C ng ng đ dòng r i H/D=2 nh ng Re=23000 k t qu mô ph ng th c nghi m g n nh trùng hình 4.23 T i v trí y/D=1 hình dòng ch y d c t ng ch n c ng t ng t c đ n giá tr c c đ i K t qu th c nghi m mô ph ng t i v trí cho giá tr sát nhau, m c c đ i g n nh m t giá tr t hình 4.34; 4.35; 4.36 4.37 dòng ch y ng gi m t c, k t qu mô ph ng th c nghi m t i nh ng v trí c ng phù h p v i s sai khác nh 56 Hình 4.32 V n t c d c t ng ch n t i v trí y/D=0.0, H/D=2, Re=70000 Hình 4.33 V n t c d c t ng ch n t i v trí y/D=1.0, H/D=2, Re=70000 Hình 4.34 V n t c d c t ng ch n t i v trí y/D=1.5, H/D=2, Re=70000 57 Hình 4.35 V n t c d c t ng ch n t i v trí y/D=2.0, H/D=2, Re=70000 Hình 4.36 V n t c d c t ng ch n t i v trí y/D=2.5 , H/D=2, Re=70000 Hình 4.37 V n t c d c t ng ch n t i v trí y/D=3.0, H/D=2, Re=70000 58  Tr ng h p H/D=6 Hình 4.38 Thành ph n v n t c d c t ng ch n , H/D=6, Re=70000 Hình 4.38 th hi n thành ph n v n t c d c t 2,0 2,5 C ng gi ng tr ng ch n t i v trí y/D=1; 1,5; ng h p khác dòng ch y t ng t c t i c c đ i v trí y/D=1,0 gi m d n xa m 4.3.4 Dòng r i Hình 4.39 th hi n thành ph n v n t c m ch đ ng U’ t i v trí so v i k t qu nghiên c u th c nghiêm [39] Hình 4.39 ta th y r ng thành ph n v n t c m ch đ ng U’ thu đ c t mô ph ng có sai s l n so v i k t qu đo T i v trí xuyên tâm y/D = 0.5 1.0 ta th y sai s v trí l n, t i v trí dòng tia v a kh i m d ng t ng t c tr i qua khu v c chuy n ti p v y đ r i r t cao (hình 4.40) gây xáo tr n ngang l n Khi xa m d ng t i v trí y/D= 2.5; ta th y r ng sai s gi m dòng ch y lúc hình thành dòng ch y m i n đ nh Do đó, biên d ng v n t c m ch đ ng t i v tri gi ng v i vi c đo th c nghi m Hình 4.40 4.41 th hi n đ ng n ng r i tr v i kho ng cách phun H/D=2 H/D=6 r i xu t hi n hai tr ng h p Re=23000 t ng ng m t v n t c phun đ ng n ng ng h p s khác i v i kho ng cách phun H/D =2 vùng có đ ng n ng r i l n nh t vùng chuy n ti p (hình 4.40) V i 59 H/D=6 vùng có đ ng n ng r i l n nh t vùng xung quanh m d ng vùng bao quanh vùng lõi Do kho ng cách phun l n, chi u dài lõi phát tri n g n đ t t i đa thu h p d n, vùng t ng tác bao quanh vùng lõi có đ r i r t cao, t i vùng l u ch t trao đ i v i l u ch t môi tr ng xung quanh Hình 4.39 Bi n d ng v n t c m ch đ ng U’/U 60 Hình 4.40 Bi u đ đ ng n ng r i dòng phun Re=23000, H/D=2 Hình 4.41 Bi u đ đ ng n ng r i Re=23000, H/D=6 4.3.5 S phân b truy n nhi t T hình 4.42 4.43 ta th y t i khu v c tác đ ng tr c ti p c a dòng phun cho hi u su t truy n nhi t cao nh t, t i nhi t đ c a b m t c a t nhi t đ dòng môi ch t, xa theo ph ng h ng ch n b ng v i ng tâm hi u su t truy n nhi t 61 gi m Trong ng d ng th c t h u h t ta c n làm mát ho c s y m t b m t l n, đòi h i l ng nhi t c n l y nhi u n u ch s d ng m t vòi phun s không đ m b o hi u qu truy n nhi t Vì v y, đ i v i nh ng b m t l n ta th vòi phun theo d ng l ng b trí nhi u i đ t ng hi u qu b m t Vi c b trí v trí vòi phun v i kho ng cách nh th s đ c đ c p nh ng nghiên c u ti p theo Hình 4.42 S phân b nhi t v i Re=23000, H/D=2 Hình 4.43 S phân b nhi t đ v i Re=23000, H/D6 62 Hình 4.44 H s Nusselt b m t t m ph ng m ng nhi t v i Re=23000 Hình 4.45 H s Nusselt b m t t m ph ng m ng nhi t v i Re=70000 Hình 4.44 4.45 th hi n k t qu mô ph ng s phân b h s Nusselts b m t t m ch n Qua hình ta có th th y r ng hi u qu truy n nhi t ph thu c vào h s Reynolds, kho ng cách phun Qua hai hình ta th y Re =70000 cho hi u qu truy n nhi t cao h n Re=23000 V i m t giá tr Re, H/D l n 63 t i vùng tác đ ng s cho hi u qu làm mát cao h n tr ng h p H/D nh Tuy nhiên, m d ng hi u qu làm mát kho ng cách H/D t ng đ ng Hình 4.44 so sánh hi u qu truy n nhi t gi a hai kho ng cách phun H/D=2 H/D=6 Trong vùng tác đ ng y/D=0 đ n y/D=1 kho ng cách phun H/D=6 cho hi u qu truy n nhi t t t h n tr ng h p H/D=2 i u có th gi i thích nh sau, v i t c đ phun nh ng kho ng cách phun tr ng h p H/D=6 l n, chi u dài lõi vòi phun bi n m t, dòng ch y hình thành m t dòng ch y m i nên đ xáo tr n, đ r i r t cao (hình 4.41) i u làm cho hi u qu truy n nhi t vùng t t nh t Sau qua vùng tác đ ng hi u qu truy n nhi t c a hai kho ng cách phun t Trong tr ng đ ng ng h p Re=70000 (hình 4.45), kho ng cách phun l n cho hi u qu truy n nhi t t t nh t, m có hi u qu truy n nhi t cao nh t n m kho ng y/d=1.0 đ i v i H/D=6 Tr ng h p H/D=2 m c c đ i n m kho ng y/D=3 Hai m c c đ i c a hai mô hình xa V i H/D =6 v trí y/D=1 v trí cho hi u qu làm vi c cao nh t Tuy nhiên m n m r t g n m d ng, u có ngh a vùng cho kh n ng làm truy n nhi t t t nh t ch n m vùng t y/D=0 t i y/D=1.0 T ng t hình 4.44 tr vùng t y/D=0 t i y/D=0.5, tr ng h p H/D=2 có th làm mát cho m t ng h p H/D=6 ch làm mát v i hi u su t cao vùng y/D=0 t i y/D=1 Qua hai hình ta có th k t lu n r ng s Reynolds kho ng cách phun l n hi u qu truy n nhi t cao Tuy nhiên, m có hi u qu truy n nhi t t t nh t l i n m g n tâm tác đ ng, u làm cho di n tích làm mát nh l i, n u v n t c l n ch t l u ch a k p l y nhi t ch y qua vùng truy n nhi t t i u ây m t nh cách l n c m n u ta s d ng toán có v n t c l n kho ng 64 4.5 K t lu n - Trong ch ng so sánh v n t c ng v i tiêu chu n Power – law, k t qu phù h p v i mô ph ng V y dòng kh i vòi phun đ c xem dòng phát tri n đ y đ - V n t c t i vùng phun t đ qu th c nghi m t khác c so sánh v i k t qu PIV K t qu đo k t ng đ ng t i v trí x/D=0.852, v trí x/D=0.075 có s sai - Thành ph n v n t c d c t ng ch n c ng đ c kh o sát so sánh v i k t qu đo th c nghi m H u h t đ u cho k t qu có đ sai l ch nh so v i ph ng phát đo th c nghi m đánh giá hi u qu truy n nhi t, lu n v n nghiên c u nh h ng c a thông s h s Reynolds kho ng cách phun H/D Sau nghiên c u cho ta th y v i s Re H/D l n hi u qu truy n nhi t cao Tuy nhiên n u s d ng thông s l n đ nh làm mát t t nh t s r t g n m d ng Do di n tích b m t đ c làm mát t t nh t l i nh 65 K T LU N VÀ KI N NGH Bài toán dòng phun có th ng d ng đ c r t nhi u ng d ng công nghi p Tuy nhiên, đ c tính toán ph c t p, t h p nhi u toán nh dòng ch y ng, dòng phun t toán dòng l p biên Tuy nhiên, toán dòng phun t do, dòng l p biên ch a có lý thuy t c th đ gi i toán Các v n đ đ c r t nhi u tác gi n th gi i quan tâm, có r t nhi u nghiên c u th c nghi m đ đ a đ c tính dòng ch y c a toán T i n nghiên c u lý thuy t, th c nghi m c ng nh ch có th đánh giá xác đ c ta, vi c ng d ng th c t v n h n c toán ph ng pháp đo th c nghi m r t c n thi t Do u ki n thí nghi m h n ch nên vi c nghiên c u d a mô ph ng toán gi i pháp t i u hi n Nh ng k t qu đ t đ 1) c a m t cách nhìn t ng quan v dòng phun c ng nh ng d ng c a th c ti n 2) Hi u đ c thông s c u trúc c a toán dòng phun ng p tác đ ng vuông góc lên b m t ánh giá đ c đ c tính dòng ch y c a hai kho ng cách phun H/D=2, H/D=6 hai giá tr Re=23000 70000 Các k t qu đ c so sánh v i th c nghi m cho k t qu xác 3) Trong nghiên c u c ng nghiên c u dòng r i t i tr mô ph ng V i t c đ phun cao c 4) N m đ nh h c y u t ng h p đ c ng đ r i l n ng t i hi u qu truy n nhi t Nh ng v n đ t n t i Nghiên c u đ c tính c a dòng phun m t toán l n, ph c t p đòi h i ph i có th i gian nghiên c u nh t đ nh, m c dù s d ng l đ đ mô t dòng ch y g n t ng i m n nh ng v n ch a k t qu mô ph ng t i m t s v trí v n t n t i sai s l n, k t qu nghiên c u r t h n ch ch s b ban đ u 66 Trong lu n v n m i ch đ a k t lu n kho ng cách phun H/D Re l n hi u qu truy n nhi t cao Lu n v n ch a ch đ c kho ng cách phun H/D, s Re b ng s cho hi u qu làm vi c cao nh t H ng nghiên c u ti p theo: - Trên c s ph ng pháp nghiên c u k t qu c a đ tài, ti p t c nghiên c u chuyên sâu v thông s toán nh : Nghiên c u v kho ng cách phun, lo i l u ch t, t c đ phun biên d ng b m t… - T in c ta u ki n thí nghi m h n ch , nên vi c s d ng ph n m m đ mô t toán nh ng h ng nghiên c u th i gian t i Vi c mô ph ng toán ph thu c r t nhi u vào mô hình r i Vì v y, c ng c n có nh ng nghiên c u so sánh k t qu gi a mô hình r i - Trong h u h t ng d ng công nghi p, đ t ng hi u qu làm mát c u hình m t vòi phun đ n th ng không đáp ng đ c hi u qu làm mát Chính v y c n nhi u vòi phun tác đ ng lên b m t, nhiên tr ph c t p không đ tr ng dòng ch y tr c đ c p lu n v n có th n m đ ng h p c n có nh ng nghiên c u sâu h n v tr - Ngoài ra, vi c nghiên c u đ y đ nh ng nh h ng h p c lý thuy t v ng h p ng t i hi u qu truy n nhi t, nh ng giá tr t i u cho toán dòng phun c ng ch a đ c nghiên c u c th lu n v n ây t n t i l n c n có nh ng nghiên c u c th h n v v n đ Ki n ngh Ngoài ra, đ có nhìn t ng quan xác nh t mô ph ng toán dòng phun tia c n trang b h th ng máy tính có c u hình m nh đ có th chia l i m m s d ng đ c mô hình r i cao c p Bài toán dòng phun toán ph c t p, t th c t ki n ngh c n ti p t c nghiên c u, s m có k t qu nghiên c u th c nghi m v c u hình khác c a toán dòng phun tia 67 TÀI LI U THAM KH O Ti ng Vi t Nguy n Quang Minh, H Tr n Anh Ng c (2011), Mô ph ng truy n nhi t b ng ph n m m đ ng l c h c ch t l ng tính toán STAR – CCM +, T p chí khoa h c N ng – S 3(44) công ngh Nguy n H u Huy, Nguy n T ng Long (2001), Nghiên c u tr ng đ ng l c c a tia phun r i ba chi u Tuy n t p H i ngh khoa h c toàn qu c v C h c k thu t Bùi V n Ga, Ph m Kim Loan, So sánh tr ng t c đ c a tia phun r i, khu ch tán theo mô hình tích phân code CFD đa ph ng Fluent 6.0 18 Nguy n Thanh Nam, 2008, Dòng phun r i t ph ng pháp tính, Nhà xu t b n khoa h c k thu t 19 Nguy n Tr ng T n (2012), Nghiên c u ng d ng ph ng pháp tính toán đ ng l c h c l u ch t (Computational Fluid Dynamics – CFD) toán k thu t án t t nghi p 22 Tr n ình Th ng, Các ph ng pháp CFD Ti ng Anh Martin, H (1977), Heat and mass transfer between impinging gas jets and solid surfaces in: Advances in Heat Transfer Eds.: Irvine Jr., T F., Hartnett, J P.), Academic Press, New York Han Goldstein(2001), Jet-Impingement Heat Transfer in Gas Turbine Systems, pages 147–161,May 2001 K Jambunathan (1992), E Lai, M A Moss, B L Button, A review of heat transfer data for single circular jet impingement, Int J Heat and Fluid Flow, Vol 13, No 2, 68 Dano, Bertrand, et.al “Flow Characteristics and heat transfer performance of a semiconfined impinging array of jets: effect of nozzle geometry.” International Journal of Heat and Mass Transfer Vol 48, 2005: 691-701 Hyung Hee Cho1, Kyung Min Kimand Jiwoon Song Applications of impingement jet cooling systems S Polat, B Huang, A S Mujumdar (1989), W J M Douglas, , Numerical flow and heat transfer under impinging jets, a review, Annual Review of Numerical Fluid Mechanics and Heat Transfer, Vol 2, 157 – 197 10 N Zuckerman, N Lior (2005), Impingment heat transfer: correlations and numericalmodeling, J Heat Transfer, Vol 127, 544 - 552 11 Y M Chung, K H Luo, N.D Sandham(2002), Numerical study of momentum and heat transfer in unsteady impinging jets, Int J Heat and Fluid Flow, 23, 592-600 12 Baughn, J W and Shimizu, S (1989) Heat transfer measurements from a surface with uniform heat flux and an impinging jet.Trans.ASME - J Heat Transfer, 111:1096–1098 13 Kataoka, K (1990) Impingement heat transfer augmentation due to large scale eddies In Heat Transfer 1990, volume of Proc 9th Int Heat Transfer Conf., pages 255–273 14 Colucci, D W and Viskanta, R (1996), E ect of nozzle geometry on local convective heat transfer to a confined impinging air jet Exp Thermal Fluid Sci., 13:71–80 15 Katti, V.and Prabhu, S.V [2008], Experimental study and theoretical analysis of local heat transfer distribution between smooth flat surface and impinging air jet from a circular straight pipe nozzle, Int J Heat Mass Transfer article in press 69 16 Popiel, C O and Boguslawski, L (1986) Mass or heat transfer in impinging single, round jets emitted by a bell-shaped nozzle and sharp-ended orifice In Heat Transfer 1986, volume of Proc 8th Int Heat Transfer Conf., pages 1187–1192 17 Lee, J and Lee, S.-J (2000) The e ect of nozzle configuration on stagnation region heat transfer enhancement of axisymmetric jet impingement Int J Heat Mass Transfer, 43:3497–3509 20 B.Lakshminarayana (1996), Fluid dynamics and heat transfer of turbomachinery, John Wiely & Sons 21 Long Chen, Computational Fluid Dynamics 23 Cooper c ng s , Prediction of axisymmetric and two-dimensional impinging turbulent jets 24.https://www.eng.fsu.edu/~shih/eml3016/lecturenotes/pipe%20flow%20considera tions.ppt 25 Hammad, K J , and Milanovic (2009), I., “Flow Structure in the Near Wall Region of a Submerged Impinging Jet,” ASME fluids Engineering Division summer meeting, Paper 78318, Veil, CO, [...]... dòng phun tia, mô hình dòng trong m t s tr ng h p, t đó đ a ra các bi n pháp nâng cao hi u qu truy n nhi t trong các h th ng làm mát 3 it ng và ph m vi nghiên c u it ng nghiên c u c a đ tài lu n v n là bài toán dòng phun tia phun ng p, tác đ ng vuông góc lên b m t ph ng Ph m vi nghiên c u: Nghiên c u lý thuy t, mô ph ng bài toán dòng phun ng d ng trong h th ng làm mát 4 Cách ti p c n và ph ng pháp nghiên. .. V DÒNG PHUN TÁC NG VUÔNG GÓC LÊN B M T 2.1 Gi i thi u v dòng phun tác đ ng tr c giao lên b m t c ng 2.1.1 C u trúc dòng phun V đ c tính dòng phun đ c phân bi t b ng 2 d ng phun khác nhau: Dòng phun chìm (hay dòng phun ng p) và dòng phun không chìm (Hình 2.1) N u ch t l u ch y ra kh i mi ng vòi đ t tr ng t dòng phun thì nó đ ng n c phun vào môi tr ng ch t l u có tính ch t v t lý c g i là dòng phun chìm... n ch các kích th c phun vào môi tr ng c Trong các ng d ng công nghi p thì dòng phun b 8 h n ch trong không gian phun đ c s d ng nhi u trong công nghi p, tr ng h p này dòng ch y s chuy n đ ng tu n hoàn xung quanh vòi phun Hình 2.2 a)tia phun không b h n ch b) Tia phun b h n ch phân bi t c u hình các tr ng h p c a dòng phun tia ng i ta còn xem xét đ n hình d ng c a c a ra vòi phun Trong th c t đ phù... ng vòi phun t i c u trúc dòng phun tia Hình d ng vòi phun nh h ng m nh m t i biên d ng v n t c c ng nh đ r i c a dòng ch y t i l i ra c a vòi phun Có r t nhi u nghiên c u v hình d ng vòi phun ví d nh : vòi phun d ng khe h p, d ng cánh Nhi u d ng vòi phun khác n a c ng đ c nghiên c u, tuy nhiên trong lu n v n này chúng ta ch t p trung vào d ng vòi có ti t di n c t ngang là hình tròn Trong các nghiên. .. SÁT H TH NG S D NG DÒNG PHUN TIA TÁC NG VUÔNG GÓC LÊN B M T 3.1 Các ng d ng c a dòng phun Nh trong ch ng 1 chúng ta đã bi t dòng phun tia đ c s d ng r t r ng rãi trong nhi u thi t b công nghi p vì nó có kh n ng lo i b m t l Ngoài ra, dòng phun tia c ng đ ng nhi t l n c nghiên c u áp d ng đ gi i thích hi n t ng t nhiên Chính vì t m quan tr ng c a dòng phun tác đ ng vuông góc lên b m t ch ng này s th... tr ng h p này là khá ph c t p Hình 2.3 C u hình dòng phun i d ng l ng 9 Nh đã đ c p trên đ i v i bài toán dòng phun tia có r t nhi u c u hình khác nhau Tuy nhiên, trong lu n v n này ch nghiên c u v dòng phun ng p tác đ ng vuông góc lên b m t ph ng Hình 2.3 mô t c u hình dòng phun thoát ra t vòi phun tác đ ng lên b m t c ng ph ng (t đ ng ch n).Vòi phun có đ ng kính D và c đ t cách b m t c ng kho ng cách... Fluent 6.0 Nghiên c u này ch ra r ng k t qu so sánh giá tr v n t c gi a 2 mô hình nh h n 10% khi s Reynold mi ng vòi phun nh h n 5000 Nói chung các nghiên c u trong n c m i ch d ng l i vi c đ a ra k t qu so sánh t mô hình mô ph ng v i các k t qu th c nghi m Các nghiên c u đ c th c hi n v i nh ng đi u ki n phun khác nhau c a dòng phun tia, đ c bi t dòng phun tia ng d ng trong h th ng làm mát chu trình... thi u Nên trong th i gian t i nh ng nghiên c u v dòng phun tia v n ti p t c nghiên c u b ng cách s d ng ph n m m mô ph ng và so sánh k t qu v i các nghiên c u đã đ c công b trên th gi i 1.1.2.2 Các nghiên c u trên th gi i Do kh n ng ng d ng khá r ng trong nhi u l nh v c k thu t nên dòng phun tia đang r t đ c quan tâm nghiên c u trên th gi i ã có hàng ngàn nghiên c u và tài li u đánh giá v dòng phun tia... tài nghiên c u Do bài toán dòng phun tia là bài toán khá ph c t p, đ có hi u qu truy n nhi t cao bài toán ph thu c vào r t nhi u y u t nh ; kho ng cách phun, v n t c phun, lo i ch t l u, biên d ng b m t, đ ng kính hình d ng vòi phun Tuy nhiên, trong nghiên c u này ch t p trung vào các m c tiêu sau: 6 1 Nghiên c u c s lý thuy t v đ c tính dòng ch y, truy n nhi t trong bài toán làm mát s d ng dòng phun. .. t, t c đ phun, kho ng cách t vòi phun t i b m t và ch t l ng s d ng…kh n ng truy n nhi t có th đ đ c t ng c ng Vì v y dòng phun đang c s d ng r t ph bi n trong các ng d ng công nghi p, trong hình 1.2 mô t m ts ng d ng ph bi n c a dòng phun tia nh : làm mát cánh tuabin, làm mát trong s n xu t thép, làm mát linh ki n đi n, đi n t , CPU máy tính (trong các máy tr m) Ngoài ra trong quân s dòng phun tia ... ng ph m vi nghiên c u it ng nghiên c u c a đ tài lu n v n toán dòng phun tia phun ng p, tác đ ng vuông góc lên b m t ph ng Ph m vi nghiên c u: Nghiên c u lý thuy t, mô ph ng toán dòng phun ng d... DÒNG PHUN TÁC NG VUÔNG GÓC LÊN B M T 2.1 Gi i thi u v dòng phun tác đ ng tr c giao lên b m t c ng 2.1.1 C u trúc dòng phun V đ c tính dòng phun đ c phân bi t b ng d ng phun khác nhau: Dòng phun. .. dòng phun tia có r t nhi u c u hình khác Tuy nhiên, lu n v n ch nghiên c u v dòng phun ng p tác đ ng vuông góc lên b m t ph ng Hình 2.3 mô t c u hình dòng phun thoát t vòi phun tác đ ng lên b