Experimentální studie a numerické modelování proudění vlhkého vzduchu a kondenzace s využitím CFD simulací

Abstract

Diplomová práce se zabývá možnostmi řešení proudění vlhkého vzduchu s kondenzací v úlohách počítačové mechaniky tekutin (CFD), jejím cílem bylo vyhledat a ověřit vhodné způsoby řešení kondenzace při obtékání chladných ploch vlhkým vzduchem v CFD úlohách. Byla provedena rešerše odborné literatury, dále autor absolvoval odborné školení ve firmě SVS FEM zaměřené na danou problematiku. Vzhledem k poloempiričnosti všech zjištěných modelů kondenzace bylo navrženo a realizováno experimentální měření, jehož výsledky posloužily k validaci a kalibraci provedených CFD simulací. V rámci experimentu byla sestavena vzduchová trať s vodou chlazeným měděným výměníkem tepla, na jehož povrchu vznikal kondenzát, který byl zachytáván a vážen. Byly provedeny CFD simulace se dvěma vybranými modely kondenzace, pro provedení simulací byl zvolen software ANSYS Fluent. Na základě výsledků realizovaného experimentu byly vybrané modely kondenzace posouzeny a byla provedena kalibrace jednoho z nich.

The diploma thesis deals with the possibilities of solving the flow of moist air with condensation in computational fluid mechanics (CFD) tasks, its goal was to find and verify suitable methods in CFD of solving condensation on cold surfaces with moist air flowing around. A literature review was carried out, and the author completed professional training at the company SVS FEM focused on the given issue. Due to the semi-empirical nature of all identified condensation models, an experimental measurement was designed and implemented, the results of which served to validate and calibrate the performed CFD simulations. As part of the experiment, an air track was assembled with a water-cooled copper heat exchanger, on the surface of which condensate formed, which was captured and weighed. CFD simulations were performed with two selected condensation models, the ANSYS Fluent software was chosen for the simulations. Based on the results of the realized experiment, selected condensation models were assessed and one of them was calibrated.