Numerical modeling of the immersion quenching process using an Eulerian multi-fluid modeling approach : doctoral dissertation
Numerično modeliranje procesa gašenja z uporabo Eulerjevega večfaznega pristopa

angleški

doktorska dela

2014

CFD   Disertacije   gašenje   heat transfer   interfacial forces   Leidenfrost temperatura   Leidenfrost temperature   medfazne sile   multiphase boiling   Numerično modeliranje   Prenos   prenos toplote   quenching   resultst comparison   Toplota   večfazno varjenje

Univerza v Mariboru, Fakulteta za strojništvo

Optimizacija prenosa toplote v avtomobilistični industriji je eden izmed ključnih dejavnikov, ki pripomore k zmanjšanju porabe goriva in znižanju emisij izpustnih sistemov. Učinkovite metode toplotne obdelave, kot je proces gašenja, se uporabljajo pri nadomestitvi delov iz težjih kovin z lažjimi zlitinami (npr. aluminijastimi), kar pripomore k zmanjšanju teže vozila in posledično vpliva na znižanje porabe goriva in emisijskih vrednosti. Proces gašenja s potapljanjem v tekoči fazi je tako eden izmed najpomembnejših industrijskih procesov v avtomobilistični industriji, saj igra prenos toplote ključno vlogo pri določitvi strukturne in mehanske lastnosti materiala (npr. glave motorja). Doktorska disertacija obravnava razvoj in validacijo izboljšanega numeričnega modela prenosa toplote pri procesu gašenja s potapljanjem v tekočini implementiranega v komercialni program računalniške dinamike tekočin (CFD) AVL FIRE. Prenos toplote pri procesu gašenja med surovcem in pregreto tekočo fazo se obravnava s pomočjo Eulerjevega večfaznega pristopa, kjer obravnavamo vsako fazo kot samostojno in neodvisno. Masna, gibalna in energijska enačba se rešujejo neodvisno le za tekočo domeno, medtem ko se za trdnino rešuje le energijska enačba. Primerjava rezultatov eksperimentalnih meritev in pripadajočih numeričnih simulacij z uporabo spreminjajoče se Leidenfrost temperaturne predpostavke skupaj z upoštevanjem dodatnih medfaznih sil je pokazala zelo dobro ujemanje. Primerjavo smo izvedli na testnem aluminijastem preizkušancu z različnimi odebelitvami vzdolž dolžine in poenostavljeni aluminijasti glavi motorja. Preizkušanca sta bila potopljena v tekočo fazo s različnimi temperaturami in različnimi orientacijami potopitve, pri čemer se numerična temperaturna napoved hlajenja strukture po celotnem volumnu med procesom gašenja zelo dobro ujema z eksperimentalno dobljenimi vrednostmi.

08.08.2023