Investigation of active and passive control of fluid flow by means of computational fluid mechanics and experiments  Page description

Help  Print 
Back »

 

Details of project

 
Identifier
76217
Type PD
Principal investigator Régert, Tamás
Title in Hungarian Aktív és passzív áramlásszabályozás vizsgálata numerikus szimuláció és áramlástani mérések útján
Title in English Investigation of active and passive control of fluid flow by means of computational fluid mechanics and experiments
Keywords in Hungarian áramlásszabályozás, numerikus áramlástan, kiértékelési technikák
Keywords in English flow control, computational fluid dynamics, post-processing techniques
Discipline
Flow and Thermal Technology (Council of Physical Sciences)100 %
Ortelius classification: Thermal engineering
Panel Engineering, Metallurgy, Architecture and Transport Sciences
Department or equivalent Department of Fluid Mechanics (Budapest University of Technology and Economics)
Starting date 2008-10-01
Closing date 2011-07-31
Funding (in million HUF) 8.191
FTE (full time equivalent) 1.57
state closed project
Summary in Hungarian
A jelenlegi kutatás az áramlásokat befolyásoló, hasznosító, vagy áramlásba helyezett, áramlástani szempontokból geometriájukban nem javítható berendezések áramlásra gyakorolt hatását kívánja kedvezővé tenni. Ismeretes, hogy a testek formájának változtatásával jó áramlástani tulajdonságú berendezések alakíthatók ki, de a mindennapi ipari gyakorlatban igen sokszor ütközünk korlátokba: az átalakítási költségek nagyok, vagy nincs elég hely a kedvező megvalósításhoz. Itt kerül szóba a passzív és az aktív áramlásszabályozás témaköre, amelyet eredetileg a repüléstechnikában alkalmaztak sikerrel, viszont ezek a technikák áthozhatók az ipar más területeire is. A kutatás során kísérletileg és numerikus szimuláció útján vizsgáljuk az iparban gyakran előforduló áramlástechnikai elemek áramlásszabályozási eszközökkel történő javításának lehetőségeit, amelyek terveink szerint kis energia és anyagi ráfordítással jelentős veszteségcsökkenéshez és így üzemi megtakarításokhoz vezethetnek.
Summary
The presen research aims to improve the efficiency of frequently used industrial elements that influence, use or are simply placed within fluid flow but their geometry cannot be changed. It is known that the fluid mechanics characteristics of bodies and pipes can be improved by well designed geometry. However in most cases the optimal geometry is arrested by different conditions: either the costs for a better geometry are unacceptably large or there is simply not enough space in the industrial facility to install the correct geometry into the system. At this point only the field of passive and active flow control can provide a solution. Flow control has been proven to be succesful at the aviation industry but those experiences and technologies applied there can be adopted to the other and more frequent fields of industry. In the duration of the present research, investigation of the improving possibilities of frequently applied industrial elements related to fluid flow is aimed by means of both experiments and numerical simulation of the flow. Our expectation is that losses can be decreased thus efficiency can be increased significantly with the aid of low financial and energy investment.





 

Final report

 
Results in Hungarian
A kutatás áramvonalas testek körüli áramlás áramlásszabályozási lehetőségeinek vizsgálatával kezdődött. Arra jutottunk, hogy a turbulens határréteg egy részének elszívása útján profilozott elemek (lapátozás, szárnyszegmes) siklószáma akár 20%-kal is növelhető. Megvizsgáltuk a periodikus elszívás-kifúvás, valamint a felületbe építhető rezgő membránok hatását áramvonalas testekre vonatkozóan. Mérőberendezést építettünk áramvonalas testek vizsgálatára, különös tekintettel a felhajtóerő termelő testek problémáit figyelembe véve. A berendezés alkalmasságát ellenőriztük és az eredményeket publikáltuk. Az ipari berendezések témakörében egy Borda-Carnot átmenet veszteségét csökkentettük áramlásszabályozási eszközökkel. A legjobb eredményt kisméretű terelőlapok alkalmazásával értük el. A veszteség 22%-kal volt csökkenthető. Eredményeinket mérésekkel és numerikus szimulációval is alátámasztottuk. Publikációt készítettünk a Journal of Power and Energy című impakt faktoros folyóirat részére, ahol már a javított változatot bírálják (revised version submitted). A témából doktori disszertáció készül. Gépjárművek kerekei által okozott jelentős mértékű légellenállás csökkentése céljából vizsgálatokat végeztünk. A vizsgálatokhoz az úgynevezett Ahmed testet használtuk fel, amelyet kerekekkel és kerékházakkal láttunk el. A vizsgálatokat numerikus szimuláció és kísérletek útján végeztük. Az eredmények kiértékelése jelenleg is folyamatban van.
Results in English
The research has started by investigating flow control possibilities applied on streamlined bodies. It has been found that the glide ratio of devices characterized by airfoil cross section can be improved by approximately 20% by the suction of a portion of the turbulent boundary layer. The effect of periodic suction-blowing and vibrating flush mounted membranes has been also studied for streamlined bodies. A test facility has been designed and constructed for the analysis of the characteristics of streamlined bodies, with special attention to the problems of lift producing devices. The quality of the test facility has been determined and the experimental results have been published. In the field of industrial devices, a Borda-Carnot transition has been equipped with flow control devices for the aim of reducing its loss. The best results were achieved by applying mini flaps. The loss was reduced by 22%. The results were justified by means of experiments and numerical simulations. A paper has been submitted to the Journal of Power and Energy with impact factor. The revised version is submitted. A PhD thesis is in progress in this topic. Studies have been carried out for reducing the drag caused by road vehicle wheels by flow control techniques. For the investigations, the Ahmed body was used, which has been modified by adding wheel-wells and wheels. The studies was carried out by means of numerical simulation and experiments. The results of the experiments are being processed.
Full text https://www.otka-palyazat.hu/download.php?type=zarobeszamolo&projektid=76217
Decision
Yes





 

List of publications

 
Baksa Tamás, Régert Tamás: Study on the possibilities of active flow control on airfoils at low angle-of-attack, pp. 244-251. Proceedings of the Conference on Modelling Fluid Flow (CMFF'09), Budapest, Hungary, 2009
Bene József, Régert Tamás: Investigation of the characteristics of an optimized airfoil using synergy of experimental and computational fluid dynamics, pp 229-236. Proceedings of the Conference on Modelling Fluid Flow (CMFF'09), Budapest, Hungary, 2009
Arányi Patrícia, Régert Tamás: Numerical modelling of the flow past an airfoil characterized by a laminar separation bubble, pp. 1-6. Proceedings of Microcad conference, Miskolc, Hungary, 2009
Constantin Schosser, Régert Tamás: Study on the wind tunnel effects onto the flow past an airfoil section by means of flow visualization, pp. 105-110. Proceedings of Microcad conference, Miskolc, Hungary, 2009
Schwarczkopf Attila, Régert Tamás, Lajos Tamás: Investigation of simple possibilities for reduction of drag due to the wheels of road vehicles, pp. 21-32. Proceedings of the European Automotive Simulation Conference (EASC 2009), Munich, Germany, 2009
Lukács Eszter, Régert Tamás, Lajos Tamás, Gulyás András: Experimental investigation of the flow field between two opposed delta wings, Proceedings of Gépészet 2010 Conference, Budapest, Hungary, 2010
Régert Tamás, Szávai Tivadar: Experimental facility for measuring aerodynamic characteristics of airfoils influenced by flow control devices, Proceedings of Gépészet 2010 Conference, Budapest, Hungary, 2010
Lukács Eszter, Régert Tamás, Gulyás András: Reducing the pressure loss in a Borda-Carnot sudden expansion by passive flow control elements, Proceedings of Microcad 2010 Conference, Miskolc, Hungary, 2010
Lukács Eszter, Régert Tamás: Pressure loss reduction in pipe systems of power generation and air conditioning facilities by means of passive flow control devices, Journal of Power and Energy (revised version submitted), 2011
Lukács Eszter, Régert Tamás: Reducing the pressure loss in a sudden expansion by passive flow control elements, Proceedings of the 10th International Symposium on Experimental Computational Aerothermodynamics of Internal Flows, 2011




Back »