Energetikai és környezetvédelmi rendszerek kísérleti és számítástechnikai modellezésének és a vonatkozó szerkezetek és folyamatok optimálásának összekapcsolása = Connection between experimental and numerical modelling of power engineering and environmental protection system and the optimisation of related processes and structures

摘要

A pályázat keretében elkészült több áramlási és hőtani berendezésben lejátszódó energetikai folyamat numerikus modellezése és jelentős részüknél az üzemük, illetve a kialakításuk optimálása. Ezek: 1. Ipari üzemcsarnokok szellőzésének és a szennyeződés épületen kívüli tovaterjedésének modellezése, a szellőzés optimálása 2. Spirális hőcserélők optimális kialakításának elemzése a. Síkbeli spirális hőcserélő modellezése b. Villamos fűtésű spirális hőcserélő modellezése c. Lapos lángú égővel fűtött spirális hőcserélő modellezése és üzemének optimálása 3. Hőkezelő kemencék gázcirkulációjának modellezése és optimálása a. Kísérleti kemence hőtechnikai modellezése b. Villamos fűtésű alagútkemence modellezése c. Hőkezelő csőkemence modellezése és a kemence, illetve a tüzelés optimálása 4. Elszívóhálózatok modellezése, kialakításuk és üzemük optimálása 5. Villamosan fűtött fémszál körüli áramlás modellezése Az optimálások a Dynamic_Q eljárással és genetikus algoritmus felhasználásával készültek. A számítási eredmények validálására irodalmi adatokat, saját üzemi és laboratóriumi méréseinket használtuk fel. A kutatás végeredményeként kialakult egy olyan eljárás, amelynek segítségével a legkülönbözőbb áramlási- és hőtani folyamat FLUENT programrendszerben történő numerikus modellezése és a matematikai optimálás összekapcsolható. A módszert kiterjesztettük saját kódú numerikus eljárás optimálási eljárásba való beépítésére is. | Within this OTKA research project several tasks were carried out. Analysis and numerical modelling of flow and thermal process in equipments were done, and in some cases their shape or the operation efficiency were optimised too. These works were the following: 1. Numerical modelling and optimisation of natural ventilation of industrial workshops, 2. Numerical modelling of spread and dispersion of air-pollution outside a workshop, 3. Analysis of spiral heat-exchanger for optimal shape (a 2D spiral heat-exchanger, a 3D spiral heat-exchanger with electric heat, and one heated with a flat-flamed burner). 4. Modelling and optimising the gas circulation of heat-treating furnaces (an experimental furnace, an electrically heated tunnel furnace, a heat-treating pipe-furnace). 5. Modelling air-sucking networks, optimization of their shape and operation. 6. Flow modelling around an electrically heated wire. The optimisation tasks were carried out by using the Dynamic-Q and the Genetic Algorithm separately. For validating the computations own experimental (laboratory) and operational (on site) measurements were used as well as data of technical literature. As the result of the research a new method have been developed, by which the numerical simulation (modelling) of any flow and thermal process with the FLUENT software package can be coupled with mathematical optimisation. The method was extended also for coupling the optimization algorithm with home-made numerical code.