Υπολογιστική προσομοίωση φαινομένων μεταφορας σε ψηφιοποιημένες πορώδεις δομές

Abstract

Στο πλαίσιο των ακαδημαϊκών υποχρεώσεων για την ανάληψη του διπλώματος Μηχανολόγου Μηχανικού, η παρούσα εργασία επικεντρώνεται σε υπολογιστικές προσομοιώσεις φαινομένων μεταφοράς σε ψηφιοποιημένες ετερογενείς δομές, με τη χρήση κατάλληλου προγραμματιστικού αλλά και CFD λογισμικού. Στο πρώτο μέρος της εργασίας, στο κεφάλαιο 1 γίνεται μια εισαγωγή στο πρόβλημα και τις βασικές έννοιες που το ορίζουν, ενώ στο κεφάλαιο 2 παρουσιάζονται συνοπτικά ο εξοπλισμός και τα λογισμικά που θα χρησιμοποιηθούν κατά τη διάρκεια της μελέτης. Στο δεύτερο μέρος της εργασίας αναπτύσσεται η διαδικασία παραγωγής των υπολογιστικών πλεγμάτων ορισμένων γεωμετρικών σχημάτων (π.χ. σφαίρα) και ρεαλιστικών πορωδών δομών. Στο κεφάλαιο 3, γίνεται χρήση εξειδικευμένου προγραμματιστικού κώδικα στο λογισμικό MATLAB για τη δημιουργία των γεωμετρικών σωμάτων και στο κεφάλαιο 4 παράγεται το τελικό υπολογιστικό πλέγμα με τη βοήθεια του προγράμματος ICEM CFD. Στο τρίτο μέρος διεξάγονται οι υπολογιστικές προσομοιώσεις και αξιολογούνται ως προς την ακρίβειά τους, έχοντας ως κριτήρια συγκεκριμένα μαθηματικά μοντέλα. Στο κεφάλαιο 5 ορίζονται τα μαθηματικά πρότυπα που διέπουν τα φαινόμενα μεταφοράς των μελετώμενων εφαρμογών, καθώς και οι κατάλληλες παραδοχές – προσαρμογές που γίνονται ως απόρροια των περιορισμών που ανέκυψαν. Στο κεφάλαιο 6 καταστρώνονται τα υπολογιστικά μοντέλα με τη χρήση του CFD επιλυτή Fluent, ενώ τα αποτελέσματα των προσομοιώσεων αξιολογούνται κατάλληλα στο κεφάλαιο 7. Ως κατακλείδα, στο κεφάλαιο 8 σχολιάζεται η συνολική απόδοση της μεθόδου, ενώ ταυτόχρονα εξάγονται χρήσιμα συμπεράσματα και προτάσεις για την αντιμετώπιση του δυσκολιών που προέκυψαν.