การคำนวณการไหลและการถ่ายเทความร้อนแบบสามมิติภายในท่อวอร์เทกซ์

Abstract

งานวิจัยนี้มีจุดประสงค์เพื่อศึกษาการไหลและการถ่ายเทความร้อนแบบสามมิติภายในท่อวอร์เทกซ์ โดยใช้ระเบียบวิธีไฟไนต์วอลุมร่วมกับแบบจำลองความปั่นป่วน Standard [kappa]-[epsilon] และ RNG [kappa]-[epsilon] การทำวิจัยได้แบ่งออกเป็น 2 ส่วน โดยส่วนแรกเป็นการสร้างความเชื่อมั่นในการใช้โปรแกรมด้าน CFD ซึ่งผู้ทำวิจัยได้ทดสอบและเปรียบเทียบกับผลการทดลองที่มีผู้ศึกษามาก่อนโดยเลือกปัญหาการไหลผ่าน Backward-facing step และปัญหาการไหลในเตาเผาแบบวอร์เทกซ์ ที่มีลักษณะการไหลคล้ายกันกับการไหลในท่อวอร์เทกซ์ พบว่าในกรณีที่เป็นการไหลผ่าน Backward-facing step ผลที่ได้จะมีความสอดคล้องกับผลการทดลองมาก ส่วนในกรณีการไหลในเตาเผาแบบวอร์เทกซ์นั้นพบว่าผลที่ได้เป็นที่น่าพอใจ แต่ก็ยังทำนายความเร็วในบริเวณที่มีผลเนื่องจากการไหลเข้าของอากาศได้ไม่ดีนัก ในส่วนที่สองเป็นการใช้โปรแกรมด้าน CFD กับท่อวอร์เทกซ์แบบไหลสวนทางกันและท่อวอร์เทกซ์แบบไหลตามกันจากการเปรียบเทียบกับผลการทดลองที่มีผู้ทำการทดลองมาแล้วพบว่าการคำนวณความเร็วในแนวสัมผัสแบบจำลองความปั่นป่วนทั้งสองยังไม่สามารถทำนายการไหลแบบ Free vortex ได้ ส่วนในการคำนวณอุณหภูมินั้นค่าที่ได้จะมีค่ามากกว่าการทดลองเนื่องจากข้อจำกัดในการหาค่าเอนทาลปีของโปรแกรมที่ใช้ และเมื่อเปรียบเทียบประสิทธิภาพในการทำความเย็นของท่อวอร์เทกซ์ทั้งสองแบบพบว่าท่อวอร์เทกซ์แบบไหลตามกันจะมีประสิทธิภาพในการทำความเย็นที่ดีกว่า