Σύγκριση αριθμητικών προσεγγίσεων για την ροή αέρα γύρω και μέσα από μια αγροτική κατασκευή
Creators: name: Μπελίτσα, Αθανασία Γεωργίου
Publisher: name: Aristotle University of Thessaloniki
Year: 2023
Subjects: Ροές αέρα
Υπολογιστική μηχανική ρευστών
Φυσικός αερισμός
Air flows
Computational fluid dynamics
Natural ventilation

description: Σκοπός της εργασίας είναι η μελέτη των χαρακτηριστικών της τύρβης πάνω και μέσα από μια ορθογώνια κατασκευή με δύο ανοίγματα αερισμού, τοποθετημένη σε αεροσήραγγα με την μέθοδο της υπολογιστικής ρευστομηχανικής, καθώς και η σύγκριση των αποτελεσμάτων με τα αποτελέσματα άλλων δύο εργασιών που μελέτησαν τα χαρακτηριστικά της τύρβης σε ένα πανομοιότυπο μοντέλο αγροτικής κατασκευής με τις ίδιες διαστάσεις, ανοίγματα αερισμού, αρχικές και οριακές συνθήκες. Συγκρίνονται τα αποτελέσματα μεταξύ α) της μεθόδου της υπολογιστικής ρευστομηχανικής χρησιμοποιώντας το εμπορικό λογισμικό πακέτο Ansys Fluent R1 2023 που μας παρέχει μέσες τιμές ταχύτητας και πίεσης αέρα, και το μοντέλο αναταράξεων standard k-ε β) της μεθόδου αριθμητικού πειράματος όπου για την επίλυση των εξισώσεων Navier Stokes μαζί με τις οριακές συνθήκες, χρησιμοποιήθηκε η μέθοδος πεπερασμένων στοιχείων Galerkin και κώδικας γραμμένος στην γλώσσα προγραμματισμού FORTRAN 90/95, που μας παρέχει στιγμιαίες τιμές ταχύτητας και πίεσης αέρα και γ) της μεθόδου ενός εργαστηριακού πειράματος όπου η κατασκευή-εμπόδιο είναι τοποθετημένη σε αεροσήραγγα, για λόγους σύγκρισης και επικύρωσης μεθόδων. Από την σύγκριση των αποτελεσμάτων διαπιστώθηκε ότι το μοντέλο standard k-ε προέβλεψε την ύπαρξη τύρβης στις περιοχές όπου αναμενόταν να βρεθεί και σημείωσε αρκετά καλή συμφωνία με τα αποτελέσματα των άλλων δύο εργασιών και από την σύγκριση των γραμμών ροής σχηματίζεται το συμπέρασμα ότι οι τρεις μέθοδοι πρόβλεψης των ροών αέρα παρουσιάζουν καλή ακρίβεια μεταξύ, είναι αξιόλογες και επαληθεύουν τις μεθόδους μεταξύ τους. Η μέθοδος του αριθμητικού πειράματος (β) αποφέρει πιο λεπτομερή αποτελέσματα καθώς ο συγκεκριμένος κώδικας (FORTRAN 90/95) καταγράφει τις στιγμιαίες τιμές της ροής της ταχύτητας.
description: The purpose of the work is to study the characteristics of the turbulence above and into a rectangular structure with two ventilation openings, placed in a wind tunnel using the method of computational fluid mechanics, as well as to compare the results with the results of two other works that studied the characteristics of the turbulence in an identical rural construction model with the same dimensions, ventilation openings, initial and boundary conditions. Τhe results were compared between a) the method of computational fluid mechanics using the commercial software package Ansys Fluent R1 2023 which provides us with average values of air velocity and pressure, and the standard k-ε turbulence model b) the method of numerical experiment where for the solving the Navier Stokes equations together with the boundary conditions, the Galerkin finite element method was used and a code written in the FORTRAN 90/95 programming language, which provides us with instantaneous values of air velocity and pressure and c) the method of a laboratory experiment where the construction-obstacle it is placed in a wind tunnel, for purposes of comparison and validation of methods. From the comparison of the results, it was found that the standard k-ε model predicted the existence of turbulence in the areas where it was expected to be found and showed a fairly good agreement with the results of the other two works, and from the comparison of the flow lines it is concluded that the three prediction methods of airflows show good accuracy between τηεμ, are appreciable, and cross-validate the methods. The numerical experiment method (b) yields more detailed results as the specific code (FORTRAN 90/95) captures the instantaneous values of the velocity flow.