Numerical and experimental investigation on the effect of restriction shape on characteristics of airflow in a square duct

Joint Authors

Ismail, Khalid A. H.
Abd al-Hadi, Hana
Fayid, Ikhlas M.

Source

Journal of Engineering

Issue

Vol. 16, Issue 4 (31 Dec. 2010), pp.6100-6122, 23 p.

Publisher

University of Baghdad College of Engineering

Publication Date

2010-12-31

Country of Publication

Iraq

No. of Pages

23

Main Subjects

Physics

Topics

Abstract AR

تم عرض دراسة عملية و نظرية لجريان هوائي ثلاثي الأبعاد، كامل التطور، مضطرب خلال مجرى رباعي المقطع يحتوي على عوائق بأشكال و مواقع مختلفة و لمدى رينولدز يتراوح من 8.2X104 إلى 5.6x104 .

الجانب النظري للمسألة يتضمن حل المعادلات التفاضلية الجزئية الاهليليجية المتمثلة بحفظ الكتلة، الزخم، الطاقة المضطربة و معدل ضياعها باستخدام الحجوم المحدد (Finite Volume).

لقد حلت هذه المعادلات سوية مع الصيغة الجبرية للزوجة المضطربة (Turbulent viscousity) باستخدام نموذج (k-)، بالإضافة إلى استخدام مفهوم دالة الجدار بالقرب من الجدران لمعالجة تأثرات الاضطراب.

في التجارب العملية تم بناء مجرى من مادة (Perspex) علاوة على استخدام مسبار الضغط الخماسي الفتحات لقياس مركبات السرعة الثلاثة في الحيز (مقدارا و اتجاها).

النتائج بينت أن خسارة الضغط الكلي تعتمد على شكل و موقع العائق، و إن معامل خسارة الضغط الذي يعتمد على شكل و موقع العائق (kR) يعتمد على عاملين هما نسبة الانسداد في المساحة (Ab)، و النسبة بين المحيط المبلل بالهواء إلى المحيط الحر المتبقي (pe/Pe)، و إن هذا المعامل لا يعتمد على عدد رينولدز (لنفس نسبة مساحة الانسداد إذا ازداد Pe/pe بنسبة 40 % فإن نسبة الزيادة في المعامل kr تكون 7 %، و لنفسpe / Pe إذا زادت نسبة مساحة الانسداد إلى 50 % فإن نسبة الزيادة في المعامل (kR) تكون (10 %).

و لكن معامل خسارة الضغط نتيجة الاحتكاك (Cf) فأنه دالة لعدد رينولدز.

Abstract EN

Experimental and numerical investigation has been under taken to study turbulent flow of air through duct using restriction in different shapes and positions for Reynolds numbers ranges of (8.2 x 104 → 5.6 x 104).The numerical approach used in this work is the finite volume method for solution of elliptic partial differential equation for the modeling of turbulent (k-) model as well as wall function concept near the wall which was used to take the turbulent effects into consideration have been employed.

The experimental test rigs were constructed from Perspex, and a five-hole pressure probe was used to measure the three component of air flow velocity vector in space.

The results show that the total pressure drop depends on the shape and position of the restriction, and the pressure drop coefficient due to the restriction shape and position (kR) depends on two parameters; blockage area ratio (Ab) and the ratio between wetted perimeter to the free remainder perimeter (pe / Pe) and does not depend on the Reynolds number ( for the same blockage area ratio Ab if the pe / Pe increases 40 %, the coefficient kR increases 7 % , and for the same pe / Pe, if the blockage area ratio increases 50 %, the coefficient kR increases 10 %).

But the pressure drop coefficient due to the friction (Cf) is a function of Reynolds.

American Psychological Association (APA)

Ismail, Khalid A. H.& Fayid, Ikhlas M.& Abd al-Hadi, Hana. 2010. Numerical and experimental investigation on the effect of restriction shape on characteristics of airflow in a square duct. Journal of Engineering،Vol. 16, no. 4, pp.6100-6122.
https://search.emarefa.net/detail/BIM-287817

Modern Language Association (MLA)

Ismail, Khalid A. H.…[et al.]. Numerical and experimental investigation on the effect of restriction shape on characteristics of airflow in a square duct. Journal of Engineering Vol. 16, no. 4 (Dec. 2010), pp.6100-6122.
https://search.emarefa.net/detail/BIM-287817

American Medical Association (AMA)

Ismail, Khalid A. H.& Fayid, Ikhlas M.& Abd al-Hadi, Hana. Numerical and experimental investigation on the effect of restriction shape on characteristics of airflow in a square duct. Journal of Engineering. 2010. Vol. 16, no. 4, pp.6100-6122.
https://search.emarefa.net/detail/BIM-287817

Data Type

Journal Articles

Language

English

Notes

Includes appendix : p. 6122

Record ID

BIM-287817