Fluid Flow and Entropy Generation through a Throttling Valve. Masters thesis, King Fahd University of Petroleum and Minerals.

Preview

PDF KFUPM_Thesis_-13-7-2011_Final.pdf Download (1MB) | Preview

Arabic Abstract

هذا البحث عبارة عن دراسة رقمية ذات ثلاثة أبعاد لاكتشاف سلوك سريان الموائع المعزولة حراريا بالإضافة إلى دراسة تولد الانتروبيا خلال محبس خانق و ذلك باستخدام البرنامج المعروف فلونت. تم تنفيذ عدد من الدراسات الرقمية لبحث تأثير الظروف التشغيلية للمائع قبل دخوله على الحبس كالحرارة و الضغط و السرعة بالإضافة إلى وضعية المحبس (زاوية المحبس) على حركة الموائع و تولد الانتروبيا. تم استخدام نوعين من الموائع في هذه الدراسة وهما الماء و زيت المحرك وذلك لدراسة العلاقة بين اللزوجة و تولد الانتروبيا. الخصائص الأخرى لسريان الموائع كثابت السريان وثابت الفقد في الضغط بالإضافة إلى مؤشر التآكل ألتجويفي جميعها بحثت و قورنت مع تولد الانتروبيا مما قد يؤدي إلى الفهم العميق لسلوك سريان الموائع و تولد الانتروبيا في المحابس الخانقة. استخدمت طريقتين لحساب تولد الانتروبيا الكلي: الطريقة الأولى بعمل التكامل الرياضي لمعدل تولد الانتروبيا ألحجمي, والثانية عن طريق استخدام قيم الانحدار في الضغط. و قد وجد أن الطريقة الأولى قد أثمرت عن قيم أقل من نظيرتها الثانية وذلك نتيجة لرداءة التقسيم الشبكي في الطبقات اللزجة المتناهية الصغر بالقرب من جدار المحبس. وقد وجد أيضا أن وضعية المحبس (زاوية المحبس) بالإضافة إلى سرعة سريان المائع هما العاملان المؤثران الأهم على انحدار الضغط وتولد الانتروبيا بينما كان تأثير الحرارة اقل أهمية. من نتائج هذا البحث المهمة كان حساب قيم ثابت السريان و ثابت الفقد في الضغط عند وضعيات مختلفة للمحبس مما أدى إلى استنباط نتائج إضافية للانحدار في الضغط و تولد الانتروبيا عند ظروف تشغيلية أخرى.

English Abstract

A three-dimensional numerical simulation study was conducted to investigate an adiabatic flow behavior and entropy generation through a throttling valve using FLUENT computational fluid dynamics code. A number of numerical trials were carried out to investigate the effect of flow upstream conditions such as temperature, pressure, and velocity as well as the valve position on the fluid dynamic performance of the valve as well as on entropy generation. Two types of fluid were used to perform this study; water and unused engine oil to explore the relationship between viscosity and entropy generation. Other flow characteristics of the fluid flow such as variation of pressure drop, loss and flow coefficients as well as the cavitation index were obtained and compared with the entropy generation which might lead to an in-depth understanding of the flow behavior and irreversibilities inherit in the throttling valve. The total entropy generation rate was predicted using two methods; one by integrating the volumetric entropy generation rate over the volume and the second by using the pressure drop values across the valve. It was observed that the first method was predicting lower values than the second method as a result of the poor mesh at the viscous sublayer near the wall. It was found that the valve position and upstream velocity have the major impact on the pressure drop and entropy generation while the temperature effect was not significant. The loss coefficient and flow coefficient values were obtained at different valve positions and consequently other results were estimated in terms of pressure drop and entropy generation at different upstream conditions.

Item Type:	Thesis (Masters)
Subjects:	Mechanical
Department:	College of Engineering and Physics > Mechanical Engineering
Committee Advisor:	Sahin, Ahmet Z.
Committee Members:	Yilbas, Bekir S. and Shuja, Shahzada Z.
Depositing User:	HOLAYIL A. AL-OTAIBI (g200501290)
Date Deposited:	08 Oct 2011 06:32
Last Modified:	01 Nov 2019 15:30
URI:	http://eprints.kfupm.edu.sa/id/eprint/138535