Undersøkelse av ustasjonære og turbulente forhold i minirigg ved hjelp av LDV, trykkmålinger og CFD

Abstract

Diplomoppgava fortsetter arbeidet som blei starta i prosjektoppgava høsten 2008. Det er utført laboratorieforsøk på en minirigg der spinn settes opp i et vertikalt rør. Nedstrøms kan vann injiseres tangentielt gjennom ei dyse i motsatt retning av spinnet. Strømningsbildet og trykksvingninger er tidligere undersøkt ved hjelp av pitot og trykkmålinger. Arbeidet i denne oppgava omfatter utbedring av miniriggen for måling med LDV, samt supplerende målinger av hastighet med LDV og trykkmålinger. En rekke målinger av hastighet og trykk er gjort for å undersøke strømningsbildet uten og med vanninjeksjon. De eksperimentelle resultata er sammenligna med numeriske beregninger gjort i ANSYS CFX. Det er funnet at vanninjeksjon dreper spinnet i strømninga, og gir lavere tangentiell hastighet. I flere tilfeller minsker trykkpulsasjonene, men det er også funnet at vanninjiseringa kan ha motsatt effekt. Dette avhenger av swirlnummer og trykk i strømninga. Det er ikke funnet sammenfallende frekvenser for trykkpulsasjona og det turbulente hastighetsleddet. De numeriske simuleringene beskriver strømningsbildet på en tilfredsstillende måte uten vanninjeksjon. Spinnet underpredikerers, i tillegg til at profilformen avviker noe. Ved vanninjeksjon dempes spinnet betraktelig mer i de numeriske simuleringene enn hva som virkelig er målt i lab. Særlig den tangentielle hastigheta og det tangentielle momentet avviker mye i verdi.