Παρουσίαση/Προβολή

(0813.7.009.0) -  Γιώργος Κοζυράκης, Γιώργος Σταυρακάκης, Δημήτρης Κατσαπρακάκης, Κωνσταντίνος Τζιράκης, Κωνσταντίνος Κονταξάκης

Περιγραφή Μαθήματος

Τα αναμενόμενα μαθησιακά αποτελέσματα είναι τα ακόλουθα:

• Να αναγνωρίζει τους διάφορους τύπους Στροβιλομηχανών.
• Να είναι σε θέση να αναλύσει και να σχεδιάσει Στροβιλομηχανές.
• Προσδιορίζει τους θερμοδυναμική κύκλων στροβιλομηχανών.
• Αναγνωρίζει και να χρησιμοποιεί κατάλληλες μεθόδους για την ρευστομηχανική ανάλυση αντλιών, συμπιεστών, υδροστροβίλων, αεριοστροβίλων και ανεμογεννητριών.
• Σχεδιάζει πτερυγία αντλιών και στροβίλων.
• Να κατανοεί τα συστήματα πρόωσης από Θερμοδυναμική και Αεροδυναμική άποψη.
• Κατασκευαστικά στοιχεία και συστήματα ελέγχου στροβιλομηχανών.

Ιστορία, κατηγορίες και εφαρμογές των στροβιλομηχανών.

Σύγχρονες τεχνολογικές εξελίξεις στις στροβιλομηχανές.

 

Βασικές αρχές λειτουργίας στροβιλομηχανών συμπιεστού και ασυμπίεστου ρευστού.

Βασικές ολοκληρωτικές εξισώσεις ροής. Νόμοι Θερμοδυναμικής και βασικές σχέσεις. Η εξίσωση Euler των στροβιλομηχανών και η συναλλαγή ισχύος μεταξύ ̟πτερύγωσης και ρευστού. Τα τρίγωνα ταχυτήτων. ∆ιαφορικές εξισώσεις ροής στις δύο και στις 3 διαστάσεις.

Αδιάστατες ̟παράμετροι σχεδίασης των στροβιλομηχανών. Νόμοι ομοιότητας. Βαθμοί απόδοσης συνιστωσών στροβιλομηχανών. Αδιάστατα τρίγωνα ταχυτήτων. Γεωμετρία πτερυγίων στις 2 και στις 3 διαστάσεις - Ορισμοί.

Λυμένα Παραδείγματα. Ερωτήσεις ανακεφαλαίωσης.

 

Αντλίες ακτινικής ροής.

Η ροή εντός της ̟πτερωτής και του διαχύτη ή του σπειροειδούς κελύφους. Γεωμετρικά και κατασκευαστικά χαρακτηριστικά ̟πτερωτής, διαχύτη και σπειροειδούς κελύφους. Αδιάστατα μεγέθη, τρίγωνα ταχυτήτων και slip factor. Η επίδραση της γεωμετρίας του πτερυγίου στα χαρακτηριστικά λειτουργίας της αντλίας. Τρισδιάστατα φαινόμενα της ροής. Επιδράσεις 

αδιάστατων και κατασκευαστικών παραμέτρων στην απόδοση. Η σ̟πηλαίωση - NPSH.  Χαρακτηριστικές καµ̟ύλες απόδοσης αντλίας. Αλλαγή της ταχύτητας ̟περιστροφής. Υλικά και μέθοδοι κατασκευής. Η αντλητική εγκατάσταση – συνδυασμός αντλιών. Λυμένα Παραδείγματα. Ερωτήσεις ανακεφαλαίωσης.

 

Φυγοκεντρικοί συµ̟πιεστές.

Σχεδίαση της ̟πτερωτής και του διαχύτη. Γεωμετρικά και κατασκευαστικά χαρακτηριστικά.

Επιδράσεις αδιάστατων και κατασκευαστικών παραμέτρων στην απόδοση. Χάρτες

απόδοσης φυγοκεντρικού συµ̟πιεστή. Υλικά και μέθοδοι κατασκευής.

Λυμένα Παραδείγματα. Ερωτήσεις ανακεφαλαίωσης.

 

Εργοστροβιλομηχανές αξονικής ροής.

Η επίδραση της ακτίνας στη μεταβολή της γεωμετρίας των ̟πτερυγίων. Η ροής στις δύο

διαστάσεις. Η εξίσωση ακτινικής ισορροπίας. Free-Vortex design. Επίδραση της γεωμετρίας

του πτερυγίου στη διανομή πίεσης και στην αποκόλληση της ροής. Τρισδιάστατα φαινόμενα

ροής εντός των κινητών και σταθερών  πτερυγώσεων. Δευτερεύουσες απώλειες και απώλειες

ακτινικού διακένου. Βαθμός αντιδράσεως. Σχεδίαση βαθμίδας αξονικού συμπιεστή.

Σχεδίαση βαθμίδας αντλίας αξονικής ροής. Χάρτες απόδοσης αξονικού συμπιεστή. Υλικά

και μέθοδοι κατασκευής.

Λυμένα Παραδείγματα. Ερωτήσεις ανακεφαλαίωσης.

 

Στρόβιλοι αξονικής ροής.

Γενικά σχεδιαστικά και κατασκευαστικά χαρακτηριστικά. Η τρισδιάστατη γεωμετρία των

πτερυγίων. Εσωτερική και επιφανειακή ψύξη. Μέθοδοι και υλικά κατασκευής. Η ροή στις 2

διαστάσεις. Τρισδιάστατα φαινόμενα της ροής (δευτερεύουσες ροές και στρόβιλος ακτινικού

διακένου).

Λυμένα Παραδείγματα. Ερωτήσεις ανακεφαλαίωσης.

 

Ατμοστρόβιλοι.

Γενικά σχεδιαστικά και κατασκευαστικά χαρακτηριστικά. Στρόβιλοι δράσεως και

αντιδράσεως. Υλικά κατασκευής. 

Λυμένα Παραδείγματα. Ερωτήσεις ανακεφαλαίωσης.

 

Υδροστρόβιλοι.

Γενικά σχεδιαστικά και κατασκευαστικά χαρακτηριστικά. Αρχή λειτουργίας και σχεδιαστικά

χαρακτηριστικά υδροστροβίλου Pelton. Αρχή λειτουργίας και σχεδιαστικά χαρακτηριστικά

υδροστροβίλου Francis. Αρχή λειτουργίας και σχεδιαστικά χαρακτηριστικά υδροστροβίλου

Kaplan. Το φαινόμενο της σ̟πηλαίωσης και μέθοδοι αντιμετώπισης.

Λυμένα Παραδείγματα. Ερωτήσεις ανακεφαλαίωσης.

 

Ανεμογεννήτριες οριζοντίου άξονα.

Κατασκευαστικά χαρακτηριστικά. Οικογένειες αεροτομών για χρήση σε ανεμογεννήτριες. Η

μέθοδος Blade Element Momentum (ΒΕΜ) για τη σχεδίαση ̟πτερυγίων ανεμογεννητριών

οριζοντίου άξονα. Ρύθμιση της ταχύτητας ̟περιστροφής. Χαρακτηριστικές καμπύλες

λειτουργίας.

Λυμένα Παραδείγματα. Ερωτήσεις ανακεφαλαίωσης.

 

Η χρήση της Υπολογιστικής Ρευστοδυναμικής σε εφαρμογές στροβιλομηχανών.

Βασική μεθοδολογία. Εξισώσεις Reynolds-Averaged Navier-Stokes (RANS) και μοντέλα

τύρβης. Οριακές συνθήκες. Παραδείγματα προσομοιώσεων.

Απαιτούμενες γνώσεις: Μαθηματικά Ι, Μαθηματικά ΙΙ, Μηχανική Ρευστών Ι, Μηχανική

Ρευστών ΙΙ, Υδροδυναμικές Μηχανές, Θερμοδυναμική, Ατμοστρόβιλοι – Ατμολέβητες,

Συμπιεστές - Αεριοστρόβιλοι.

Ημερομηνία δημιουργίας

Πέμπτη 22 Οκτωβρίου 2020