Two‐phase modelling of thermal dissipation in a natural basin
The state of two‐phase flow ‘liquid‐gas’ has been modeled numerically by the three‐dimensional method of complex research of heat and mass transfer. This allows examining the interaction of some transfer processes in a natural cooling basin (the Drūkšiai lake): the wind power and direction, variabl...
Main Authors: | , , , |
---|---|
Format: | Article |
Language: | English |
Published: |
Vilnius Gediminas Technical University
2004-09-01
|
Series: | Journal of Environmental Engineering and Landscape Management |
Subjects: | |
Online Access: | https://journals.vgtu.lt/index.php/JEELM/article/view/8095 |
id |
doaj-45a378d36e84452da4f7610b26bfc339 |
---|---|
record_format |
Article |
collection |
DOAJ |
language |
English |
format |
Article |
sources |
DOAJ |
author |
Pranas Baltrenas Petras Vaitiekūnas Vladislovas Katinas Antanas Markevičius |
spellingShingle |
Pranas Baltrenas Petras Vaitiekūnas Vladislovas Katinas Antanas Markevičius Two‐phase modelling of thermal dissipation in a natural basin Journal of Environmental Engineering and Landscape Management hydrodynamics Computational Fluid Dynamics (CFD) numerical simulation three‐dimensional processes two‐phase flows lake as a cooler |
author_facet |
Pranas Baltrenas Petras Vaitiekūnas Vladislovas Katinas Antanas Markevičius |
author_sort |
Pranas Baltrenas |
title |
Two‐phase modelling of thermal dissipation in a natural basin |
title_short |
Two‐phase modelling of thermal dissipation in a natural basin |
title_full |
Two‐phase modelling of thermal dissipation in a natural basin |
title_fullStr |
Two‐phase modelling of thermal dissipation in a natural basin |
title_full_unstemmed |
Two‐phase modelling of thermal dissipation in a natural basin |
title_sort |
two‐phase modelling of thermal dissipation in a natural basin |
publisher |
Vilnius Gediminas Technical University |
series |
Journal of Environmental Engineering and Landscape Management |
issn |
1648-6897 1822-4199 |
publishDate |
2004-09-01 |
description |
The state of two‐phase flow ‘liquid‐gas’ has been modeled numerically by the three‐dimensional method of complex research of heat and mass transfer. This allows examining the interaction of some transfer processes in a natural cooling basin (the Drūkšiai lake): the wind power and direction, variable water density, the coefficient of heat conduction and heat transfer of the water‐air interface. Combined effect of these natural actions determines the heat amount that the basin is able to dissipate to the surrounding atmospheric media in thermal equilibrium (without changes in the mean water temperature).
This paper presents a number of the most widely used expressions for the coefficients of vertical and horizontal heat transfer. On the basis of stream velocity and mean temperature profiles measured in the cooling pond as well as on that of their time variations suggestions are made that the mixing rate at the water surface is caused by natural space ‐ time variation of the wind, and can be described by the value of eddy viscosity coefficient ‐ 1 m2/s (numerical modeling with 0,9–1,3 m2/s). The wind influences the surface of the lake according to the experimental data, i e 1–3 % of the mean wind velocity. The model applies to the weakly wind, approximately 1–5 m/s of the mean wind velocity.
Comparison of experimental and numerical results showed a qualitative agreement. For a better quantitative approximation, it is necessary to have more boundary conditions variable with time and to solve unsteady set equations for transfer processes.
Šiluminės disipacijos natūraliame baseine dvifazis modeliavimas
Santrauka
Dvifazis matematinis modelis skystis‐dujos taikomas atliekant skaitinį trimačių pernešimo procesų modeliavimą. Nagrinėjama pernešimo procesams įtakos turinčių veiksnių sąveika, jų įtaka masės ir šilumos mainams natūraliame baseine‐aušintuve: vėjo stiprumas ir kryptis, pagal temperatūrą kintantis vandens tankis, šilumos mainai su atmosfera, trinties ir šilumos mainų vandens ir oro skiriamajame paviršiuje koeficientai.
Rastos ir pateikiamos vertikaliųjų ir horizontaliųjų turbulentinių mainų koeficientų priklausomybės. Remiantis srovių ir vidinių temperatūrų profilių matavimų duomenimis nustatyta, kad vidutinio stiprumo nepastovus vėjas sukelia vandens paviršiuje maišymąsi, kuri galima įvertinti 1 m2/s dydžio turbulentiniu klampiu (skaičiavimuose taikytas turbulentinis klampis ‐0,9–1,3 m2/s). Vėjo impulso įtaka vandens paviršiui, pagal eksperimentinius duomenis, turi būti 1–3 % vidutinio vėjo greičio. Matematinis modelis skirtas pernašos procesams modeliuoti esant 1–5 m/s vidutinio vėjo greičiams. Palyginus eksperimentinių ir teorinių tyrinėjimų rezultatus akivaizdus jų kokybinis sutapimas. Kiekybinis rezultatų sutapimas būtų tikslesnis turint daugiau įvairių veiksnių ribinių laike kintamų sąlygų bei sprendžiant nenuostoviąsias pernašos lygtis.
Reikšminiai žodžiai: hidrodinamika, skaičiuojamoji fluidų dinamika, skaitinis modeliavimas, trimačiai procesai, dvifaziai srautai, baseinas‐aušintuvas, masės ir šilumos mainai
First Published Online: 14 Oct 2010
|
topic |
hydrodynamics Computational Fluid Dynamics (CFD) numerical simulation three‐dimensional processes two‐phase flows lake as a cooler |
url |
https://journals.vgtu.lt/index.php/JEELM/article/view/8095 |
work_keys_str_mv |
AT pranasbaltrenas twophasemodellingofthermaldissipationinanaturalbasin AT petrasvaitiekunas twophasemodellingofthermaldissipationinanaturalbasin AT vladislovaskatinas twophasemodellingofthermaldissipationinanaturalbasin AT antanasmarkevicius twophasemodellingofthermaldissipationinanaturalbasin |
_version_ |
1721333390557315072 |
spelling |
doaj-45a378d36e84452da4f7610b26bfc3392021-07-02T09:14:29ZengVilnius Gediminas Technical UniversityJournal of Environmental Engineering and Landscape Management1648-68971822-41992004-09-0112310.3846/16486897.2004.9636827Two‐phase modelling of thermal dissipation in a natural basinPranas Baltrenas0Petras Vaitiekūnas1Vladislovas Katinas2Antanas Markevičius3Dept of Environmental Protection , Vilnius Gediminas Technical University , Sauletekio al. 11, Vilnius‐40, LT‐10223, LithuaniaDept of Environmental Protection , Vilnius Gediminas Technical University , Sauletekio al. 11, Vilnius‐40, LT‐10223, LithuaniaRenewable Energy Laboratory , Lithuania Energy Institute , Breslaujos g. 3, Kaunas‐35, LT‐44403, LithuaniaRenewable Energy Laboratory , Lithuania Energy Institute , Breslaujos g. 3, Kaunas‐35, LT‐44403, Lithuania The state of two‐phase flow ‘liquid‐gas’ has been modeled numerically by the three‐dimensional method of complex research of heat and mass transfer. This allows examining the interaction of some transfer processes in a natural cooling basin (the Drūkšiai lake): the wind power and direction, variable water density, the coefficient of heat conduction and heat transfer of the water‐air interface. Combined effect of these natural actions determines the heat amount that the basin is able to dissipate to the surrounding atmospheric media in thermal equilibrium (without changes in the mean water temperature). This paper presents a number of the most widely used expressions for the coefficients of vertical and horizontal heat transfer. On the basis of stream velocity and mean temperature profiles measured in the cooling pond as well as on that of their time variations suggestions are made that the mixing rate at the water surface is caused by natural space ‐ time variation of the wind, and can be described by the value of eddy viscosity coefficient ‐ 1 m2/s (numerical modeling with 0,9–1,3 m2/s). The wind influences the surface of the lake according to the experimental data, i e 1–3 % of the mean wind velocity. The model applies to the weakly wind, approximately 1–5 m/s of the mean wind velocity. Comparison of experimental and numerical results showed a qualitative agreement. For a better quantitative approximation, it is necessary to have more boundary conditions variable with time and to solve unsteady set equations for transfer processes. Šiluminės disipacijos natūraliame baseine dvifazis modeliavimas Santrauka Dvifazis matematinis modelis skystis‐dujos taikomas atliekant skaitinį trimačių pernešimo procesų modeliavimą. Nagrinėjama pernešimo procesams įtakos turinčių veiksnių sąveika, jų įtaka masės ir šilumos mainams natūraliame baseine‐aušintuve: vėjo stiprumas ir kryptis, pagal temperatūrą kintantis vandens tankis, šilumos mainai su atmosfera, trinties ir šilumos mainų vandens ir oro skiriamajame paviršiuje koeficientai. Rastos ir pateikiamos vertikaliųjų ir horizontaliųjų turbulentinių mainų koeficientų priklausomybės. Remiantis srovių ir vidinių temperatūrų profilių matavimų duomenimis nustatyta, kad vidutinio stiprumo nepastovus vėjas sukelia vandens paviršiuje maišymąsi, kuri galima įvertinti 1 m2/s dydžio turbulentiniu klampiu (skaičiavimuose taikytas turbulentinis klampis ‐0,9–1,3 m2/s). Vėjo impulso įtaka vandens paviršiui, pagal eksperimentinius duomenis, turi būti 1–3 % vidutinio vėjo greičio. Matematinis modelis skirtas pernašos procesams modeliuoti esant 1–5 m/s vidutinio vėjo greičiams. Palyginus eksperimentinių ir teorinių tyrinėjimų rezultatus akivaizdus jų kokybinis sutapimas. Kiekybinis rezultatų sutapimas būtų tikslesnis turint daugiau įvairių veiksnių ribinių laike kintamų sąlygų bei sprendžiant nenuostoviąsias pernašos lygtis. Reikšminiai žodžiai: hidrodinamika, skaičiuojamoji fluidų dinamika, skaitinis modeliavimas, trimačiai procesai, dvifaziai srautai, baseinas‐aušintuvas, masės ir šilumos mainai First Published Online: 14 Oct 2010 https://journals.vgtu.lt/index.php/JEELM/article/view/8095hydrodynamicsComputational Fluid Dynamics (CFD)numerical simulationthree‐dimensional processestwo‐phase flowslake as a cooler |