Additives Shear-Thinning and Turbulence Damping Influence on the Fitting Loss Coefficient of Bends

The flow of a drag-reducing surfactant solution in a bend with a curvature radius of 1.5 is considered, where 20 mm is the pipe inside diameter.BMWI, 03ET1197A, Energieoptimiertes Bauen (EnOB): Bionische Wärme- und Kältenetze (BioNet

Applicability of Drag Reducing Agents in Domestic Heating Systems

A special test rig was built to investigate the applicability of drag reducing agents, especially in domestic heating systems, detect problems inside the technical implementation and describe the difference between ideal characterization and application.BMWI, 03ET1197A, Energieoptimiertes Bauen (EnOB): Bionische Wärme- und Kältenetze (BioNet

Turbulence model performance for ventilation components pressure losses

This study looks to find a suitable turbulence model for calculating pressure losses of ventilation components. In building ventilation, the most relevant Reynolds number range is between 3×10 4 and 6×10 5 , depending on the duct dimensions and airflow rates. Pressure loss coefficients can increase considerably for some components at Reynolds numbers below 2×10 5 . An initial survey of popular turbulence models was conducted for a selected test case of a bend with such a strong Reynolds number dependence. Most of the turbulence models failed in reproducing this dependence and predicted curve progressions that were too flat and only applicable for higher Reynolds numbers. Viscous effects near walls played an important role in the present simulations. In turbulence modelling, near-wall damping functions are used to account for this influence. A model that implements near-wall modelling is the lag elliptic blending k-ε model. This model gave reasonable predictions for pressure loss coefficients at lower Reynolds numbers. Another example is the low Reynolds number k-ε turbulence model of Wilcox (LRN). The modification uses damping functions and was initially developed for simulating profiles such as aircraft wings. It has not been widely used for internal flows such as air duct flows. Based on selected reference cases, the three closure coefficients of the LRN model were adapted in this work to simulate ventilation components. Improved predictions were obtained with new coefficients (LRNM model). This underlined that low Reynolds number effects are relevant in ventilation ductworks and give first insights for suitable turbulence models for this application. Both the lag elliptic blending model and the modified LRNM model predicted the pressure losses relatively well for the test case where the other tested models failed.BMWi, 03ET1606A, EnOB: LuftKonVerTeR - Berechnungs- und Bewertungsgrundlagen für den dynamischen Betrieb von Lüftungssystemen, bestehend aus RLT-Anlage (Konditionierung) und Kanalnetz (Verteilung) zur Steigerung der Energieeffizienz im Teillastbetrieb. Teilvorhaben: VerteilungTU Berlin, Open-Access-Mittel – 202

Fluid Dynamic Influences on the Measurement Deviation of Ultrasonic Flow Meters

In der vorliegenden Arbeit werden aktuelle strömungsmechanische Methoden zur umfassenden Charakterisierung eines Ultraschall-Durchflussmessgerätes (UFM) für Präzisionsmessungen untersucht. Hierbei ist die Beschreibung der Strömungsvorgänge ein wichtiger Bestandteil für ein Modell der Messung. Derzeit verfügbare Methoden der Strömungssimulation sowie laseroptische Messmethoden stellen hierfür eine attraktive Lösung dar. Die Messgerätegeometrie hat einen entscheidenden Einfluss auf das Strömungsfeld im Durchflussmessgerät (DFM) und somit auf den Messwert. Bei der sogenannten Inline-Anordnung sind im Messrohr feste Einbaugeometrien für die Wandler vorhanden. Der systematische Einfluss der Wandlertaschen im Fall von UFM mit fünf bzw. zehn Pfaden bei kleiner Nennweite (DN 100) beträgt hier bis zu 15 %. Ein Vergleich mit Particle Image Velocimetry (PIV)-Messungen zeigt, dass stationäre Strömungs-Simulationen, trotz offensichtlicher Beschränkungen, eingesetzt werden können, um die auftretenden Strömungsstrukturen wiederzugeben. Die Modellierung kann den prinzipiellen Einfluss der Wandlertaschen erklären, ermöglicht jedoch gegenwärtig nicht, UFM dieser Nennweite als Primärmessgerät, also ohne Kalibrierung, einzusetzen. Die angestrebten idealen Bedingungen bei Kalibrierungen entsprechen meist einem vollausgebildeten turbulenten Strömungsprofil. Die Reynoldsähnlichkeit vollausgebildeter hydraulischer Strömungen bei verschiedenen Temperaturen wird für Präzisionsmessungen auf einer Normalmessanlage und mit rückgeführten laseroptischen Messungen nachgewiesen. Die Ergebnisse zeigen, dass die Reynoldszahl auch bei Präzisionsmessungen in der Metrologie, wie Kalibrierungen und Ringvergleichen, ein wichtiger, gleichwohl nicht der Einzige, relevante Parameter zur Beschreibung der Strömungsbedingungen ist. Hieraus wird eine Herangehensweise für die experimentelle Charakterisierung von Durchflussmessgeräten abgeleitet. Unter der Annahme der Reynoldsähnlichkeit können die hydraulischen und thermischen Parameter klar getrennt werden. Zuvor muss jedoch der Nullpunktversatz des UFM untersucht und rechnerisch korrigiert werden. Mit dieser Vorgehensweise können geräteinterne Korrekturfunktionen, die nicht nur die Kalibrierpunkte sondern den gesamten geforderten Messbereich abdecken müssen, systematisch validiert und verbessert werden. Für die Untersuchung des hydraulischen Störungseinflusses auf DFM wird im Rahmen dieser Arbeit ein neuer Störkörper vorgestellt. Mit diesem ist es möglich, auf Durchflussprüfständen die Strömungsstörung hinter einem Raumkrümmer zu reproduzieren. Abschließend wird eine spezielle Messgeräte-Geometrie untersucht, welche den Einfluss von Strömungsstörungen effektiv reduziert.In this work, contemporary methods for a comprehensive fluid dynamic characterisation of an ultrasonic flow meter (UFM) for precision measurements are investigated. A comprehensive measurement model must include a description of the fluid dynamic conditions. Available methods of numerical simulation as well as laseroptical methods are attractive methods for this task. The inside geometry of the meter has a significant influence on the flow field and therefore on the measured value. In the so-called inline configuration, there are fixed transducer ports in the meter spool piece. The influence of such transducer ports in the cases of five and ten chord meters with small diameters (DN 100) in this case amounts up to 15 %. A comparison of fluid dynamic simulations and particle image velocimetry (PIV)-measurements shows that steady simulations can be used to explain the relevant fluid structures. Numerical models can explain the principal influence of transducer ports but do not yet allow to use a UFM as primary measurement device, i.e. without calibration. Calibrations on hydraulic flow test rigs are performed under defined reference conditions. The desired ideal flow conditions are in this case fully developed turbulent flows. The Reynolds similarity of fully developed flows at different temperatures for precision measurements is validated. The results show that the Reynolds number is an important parameter, albeit not the only parameter, to describe the flow conditions for precision flow measurements in metrological applications, such as key comparisons. Based on this, an approach for the experimental characterisation of flow meters is devised. By assuming Reynolds similarity, the hydraulic and thermal parameters can be clearly separated. Beforehand, the zero offset of the flow meter needs to be investigated and a correction must be applied. The method is used to validate and improve internal correction functions that do not only cover fixed calibration points but the full required measurement range. In order to investigate hydraulic influences on flow meters, a new flow disturber is presented. It enables to reproduce the disturbance downstream of a double bend out of plane on flow calibration test rigs. Finally, a special inside geometry is investigated that effectively reduces the influence of flow disturbances