Επίδραση του τύπου της οροφής στην εξωτερική ροή αέρα γύρω από δυο διαδοχικές αγροτικές κατασκευές
Creators: name: Αλεξανδρίδης, Θεόδωρος Μιχαήλ
Publisher: name: Aristotle University of Thessaloniki
Year: 2022
Subjects: Αγροτικές κατασκευές
Τοξωτή και ορθογωνική διατομή
Στιγμιαία και μέση ταχύτητα
Agricultural structures
Arched and rectangular cross-section
Instantaneous and average speed

description: Ελληνική περίληψη Οι αγροτικές κατασκευές ή θερμοκήπια βρίσκονται σε πολλές αγροτικές περιοχές στην Ελλάδα. Η διάταξη επηρεάζει την απόδοση του φυσικού αερισμού και των θερμικών συστημάτων και επιπλέον τις απώλειες πίεσης που χάνουν οι γεωργικές δομές. Το πρόβλημα που αντιμετωπίζουν οι ερευνητές είναι η απεικόνιση των τυχαίων φαινομένων του πεδίου ροής που ονομάζεται τύρβη. Η μοντελοποίηση της τύρβης είναι ένα βασικό στοιχείο υπολογισμού καθώς και η ανάπτυξη αλγορίθμων των διαφορικών εξισώσεων που περιγράφουν τη ροή. Ο στόχος της μοντελοποίησης της τύρβης είναι η δημιουργία κατάλληλων μαθηματικών υπολογισμών που περιγράφονται όσο δυνατόν ακριβέστερα. Για κάθε χρονική στιγμή οι εξισώσεις που περιγράφουν την κίνηση ενός πραγματικού ρευστού είναι στιγμιαίες και προκύπτει περιγραφή ροϊκού πεδίου με τη βοήθεια στιγμιαίων και μέσων ταχυτήτων οριζόντιας και κατακόρυφης ταχύτητας. Οι εξισώσεις μεταφοράς γίνονται με τη βοήθεια στατιστικής ανάλυσης και έχουν σαν άγνωστες μεταβλητές τις μέσες τιμές πίεσης και ταχυτήτων. Το πιο μεγάλο πρόβλημα είναι ότι δημιουργούνται άγνωστες συσχετίσεις των στιγμιαίων διακυμάνσεων των ταχυτήτων μεγαλύτερης τάξης από αυτή των βασικών αγνώστων μεταβλητών. Για να επιλυθεί αυτό το πρόβλημα γίνεται η μοντελοποίηση με μαθηματικές σχέσεις και μοντέλα. Συνοψίζοντας, η απευθείας αριθμητική προσομοίωση χρησιμοποιήθηκε για την πρόβλεψη της επίδρασης του τύπου της οροφής στην εξωτερική ροή αέρα γύρω από δύο διαδοχικές αγροτικές κατασκευές και σε διαφορετική απόσταση μεταξύ των, καθώς και από δύο διαδοχικές αγροτικές κατασκευές με διαφορετική γεωμετρική διατομή ( τοξωτές – ορθογωνικές ), εδρασμένες μέσα σε μια αεροσήραγγα και προέκυψαν τα ακόλουθα συμπεράσματα: Στο ενδιάμεσο τμήμα των αγροτικών κατασκευών, η διαμόρφωση των γραμμών ροής είναι διαφορετική καθώς μεταβάλλεται η απόσταση των αγροτικών κατασκευών. Όσο αυξάνεται η απόσταση παρατηρείται και αύξηση των πυρήνων των αρνητικών τιμών της οριζόντιας συνιστώσας της ταχύτητας, κυρίως στο ενδιάμεσο τμήμα μεταξύ των κατασκευών. Επίσης όσο αυξάνεται η απόσταση τόσο μικρότερη είναι η πίεση που ασκείται στα τοιχώματα και τόσο μικρότερες οι τιμές των στιγμιαίων και μέσων ταχυτήτων. Μέγιστες θετικές τιμές της κατακόρυφης συνιστώσας της ταχύτητας παρατηρήθηκαν στην ανάντη γωνία της πρώτης κατασκευής για όλες τις αποστάσεις. Με την αύξηση της απόστασης εμφανίστηκαν αρνητικές τιμές στην ανάντη γωνία της δεύτερης κατασκευής. Όσο αναφορά τη διαφορετική γεωμετρία, η οριζόντια στιγμιαία ταχύτητα δεν επηρεάζεται. Το ίδιο περίπου συμβαίνει και με την κατακόρυφη στιγμιαία ταχύτητα η οποία επηρεάζεται μόνο στις τιμές μετά από τα δύο εμπόδια. Σχετικά με τις μέσες ταχύτητες, η μέση οριζόντια ταχύτητα δεν επηρεάζεται σε κανένα σημείο, αντίθετα με τη μέση κατακόρυφη που επηρεάζεται στο ανάντη του πρώτου εμποδίου αλλά και ανάμεσα από τα δύο εμπόδια. Τέλος η πίεση επηρεάζεται σε όλα τα σημεία, με αξιοσημείωτο ότι στο ανάντη σημείο μόνο η πίεση είναι μεγαλύτερη στη παραβολική διατομή ενώ στις υπόλοιπες στην ορθογωνική. Η μελλοντική έρευνα θα μπορούσε να πραγματοποιηθεί στα πλαίσια μιας μελέτης τυρβώδους ροής σε διάφορες εφαρμογές στον τομέα της γεωργικής μηχανικής και γεωργικών κατασκευών.
description: Agricultural constructions are located in many rural areas in Greece. The provision affects the efficiency of natural ventilation and thermal systems and in addition, the pressure losses being lost by agricultural structures. The problem faced by researchers is the visualisation of the random phenomena of the flow field called turbulence. Turbulence modelling is a key calculation element as well as the development of algorithms of differential equations describing the flow. The aim of the turbulence modelling is to generate appropriate mathematical calculations described as accurately as possible. For each time moment, the equations describing the movement of an actual fluid shall be instantaneous and result in a rotor field description using instantaneous and average horizontal and vertical speeds. Transport equations are made using statistical analysis and have as unknown variables the average pressure, and speed values. The biggest problem is that unknown correlations of instantaneous fluctuations in higher speeds than the main unknown variables are created. To solve this problem, applies the model of mathematical relations and models. To sum up, the direct arithmetic simulation was used to predict the influence of the roof type on the external airflow around two successive agricultural structures and at a different distance between them, as well as two successive agricultural structures with a different geometric cross-section (arched — rectangles), located in a wind tunnel. The following conclusions were drawn: In the intermediate part of agricultural structures, the configuration of the flow lines is different as the distance of agricultural structures changes. As the distance increases and the nucleus of the negative values of the horizontal velocity component increases, mainly in the intermediate segment between structures. In addition, the greater the distance, the lower the pressure on the walls and the lower the values of the instantaneous and average speeds. Maximum positive values of the vertical component of speed were observed at the upstream angle of the first construction for all distances. The increase in distance showed negative values at the upstream corner of the second construction. Concerning the different geometry, the horizontal instantaneous speed is not affected. Approximately the same applies to the vertical instantaneous speed, which is affected only in the values after the two obstacles. As regards average speeds, the average horizontal speed is not affected at any point, contrary to the mean vertical affected at the upstream of the first obstacle and between the two obstacles. Finally, pressure is affected at all points, noting that at the upstream point only the pressure is greater in the parabolic cross-section and in the others in the rectangle. Future research could be carried out as part of a turbulent flow study on various applications in the field of agricultural engineering and construction.