CC BY
290
2. Гаврилова, Т.А. Базы знаний интеллектуальных систем : Учеб. пособие для студ. вузов, обуч. по направлениям "Приклад.математика и информатика", "Информатика и вычисл. техника" испециальностям "Приклад. информатика" (по обл.), "Приклад.математика и информатика" / Т. А. Гаврилова, В. Ф. Хорошевский .— СПб. : Питер, 2000 .— 382 с.
© Д.А. Кошелев, 2016
УДК 608.4
Кошумбаев М.Б., Мырзакулов Бахытжан Куралбаевич, Абдрассулов И.А.
АО «КазНИИ энергетики имени академика Ш.Ч.Чокина»,
г.Алматы, РК, Е-mail: mirzakulov@mail.ru
РЕЗУЛЬТАТЫ МОДЕЛИРОВАНИЯ ВОЗДУШНОГО ТУРБУЛЕНТНОГО ПОТОКА В ШЕСТИ КАНАЛЬНОМ КОНЦЕНТРАТОРЕ С ПЛОСКИМ ОСНОВАНИЕМ
Аннотация
Объектом исследования является новая конструкция вихревой ветроэнергетической установки (ВЭУ) с концентратором потока.
Цель работы - исследованием движения воздушного потока в вихревой ветротурбине.
В данной статье описываются результаты численного моделирования закрученного турбулентного движения потока в вихревой шести канальной ветротурбине.
Ключевые слова
ВЭУ, численное моделирование, вихревое турбулентное движение, воздушный поток, концентратор потока
Для детального исследования движения воздушной массы в концентраторе решаются две модельные задачи. Первая задача связана с моделированием движения потока воздуха в двух каналах концентратора с постоянной скоростью 2 м/с, при чем начальное поле вектора скорости задается по всей площади каналов [1]. Вторая задача посвящена детальному моделированию динамики воздушного потока в шести канальном концентраторе при наличии ветровых потоков со всех шести сторон, что на практике встречаться не может. Для решения задач были заданы начальные и граничные условия, ветер на входе.
Результаты расчетов по первой модельной задаче приведены на рисунке 1, где в виде изолиний представлена динамика воздушного потока в концентраторе при вдуве в два канала. Далее на рисунке 2 расчетные данные этого же вычислительного эксперимента представлены в виде изоповерхностей, а рисунки 3, 4 отражают распределение поля вектора скоростей в сечениях.
Во второй задаче моделируется движение потока в вихревой шести канальной ветротурбине при наличии ветровых потоков со всех шести сторон. На рисунке 5 показана динамика распределения воздушной массы в концентраторе при начальном поле вектора скорости 2 м/с. На рисунке 6 представлены изоповерхности скорости при вдуве в шесть каналов концентратора на различных временных шагах. А на рисунках 7, 8 показано поле вектора скорости в горизонтальном и вертикальном сечении соответственно.
Анализ данных по расчетам показывает, что при вдуве в два канала концентратора скорость воздушного потока на выходе увеличивается в 10-12 раз [2,3]. А поток принимает установившейся характер течения за 30 с [4]. При рассмотрении расчетов второй модельной задачи можно сделать вывод, что скорость на выходе при наличии ветровых потоков со всех шести сторон увеличивается в несколько раз.
Рисунок 1 - Изолинии скорости при вдуве в два канала концентратора, сечение на высоте 1,9 метров, на временном шаге 11 с. Ветер западный, скорость 2 м/с.
и
10 20
Рисунок 2 - Изоповерхность скорости при вдуве в два канала концентратора на временном шаге 11 с.
Ветер западный, скорость 2 м/с.
и
Рисунок 3 - Распределение вектора скорости в сечении на высоте 12 метров и вертикальном срезе на временном шаге 15 с. при вдуве в два канала концентратора. Ветер западный, скорость 2 м/с.
nvelmag
Рисунок 4 - Распределение вектора скорости в вертикальное сечении на временном шаге 5 с. при вдуве в два канала концентратора. Ветер западный, скорость 2 м/с.
и
Рисунок 5 - Изоповерхность скорости при вдуве в шесть каналов концентратора на временном шаге
29 с. Ветер западный, скорость 2 м/с.
Рисунок 6 - Распределение вектора скорости в горизонтальном сечении на высоте 1,9м при вдуве в шесть каналов концентратора, скорость вдува 2 м/с, на временном шаге 29 с.
U
Рисунок 7 - Распределение вектора скорости в вертикальном сечении при вдуве в шесть каналов концентратора, скорость вдува 2 м/c, на временном шаге 29 с.
Следует отметить, что данные исследования носят чисто теоретический характер, так как начальное поле вектора скорости задавалось по всем площадям каналов концентратора, и направление потока воздуха было задано строго в центр концентратора со всех шести сторон. Но проведение численного моделирования движения потока воздуха в ветротурбине, показывает эффективность применения концентраторов воздушного потока. Для дальнейшего изучения поведения воздушного потока в концентраторе необходимы экспериментальные данные испытания конструкции шести канального концентратора. Список используемой литературы
1. Белоцерковский О.М. Прямое численное моделирование «переходных» течений газа и задач турбулентности // Механика турбулентных потоков. -М.: Наука, 1980. - С. 70-109.
2. Белоцерковский О.М. Прямое численное моделирование свободной развитой турбулентности // Журн. Вычисл. Матемматики и мат. Физики. -1985. -Т. 25, № 12. -С. 1856-1882.
3. Шуман У., Гретцбах Г., Кляйзер Л. Прямые методы численного моделирования турбулентных течений // Методы расчета турбулентных течений. - Москва: Мир, 1984.-С.103-226.
4. Zang Y., Street R.L., Koseff J.R. A dynamic mixed subgrid-scale model and its application to turbulent recirculating flows // Phys. Fluids. - 1993, vol.5, №12. - Р.3186-3195.
© Кошумбаев М.Б., Мырзакулов Б.К., Абдрассулов И.А., 2016
УДК 608.4
Кошумбаев М.Б., Мырзакулов Бахытжан Куралбаевич, Абдрассулов И.А.
АО «КазНИИ энергетики имени академика Ш.Ч.Чокина»,
г.Алматы, РК, E-mail: mirzakulov@mail.ru
РЕЗУЛЬТАТЫ МОДЕЛИРОВАНИЯ ВОЗДУШНОГО ТУРБУЛЕНТНОГО ПОТОКА В ИСКРИВЛЕННОМ КАНАЛЕ КОНЦЕНТРАТОРА ВЕТРОВОЙ УСТАНОВКИ
Аннотация
В данной работе для оптимизации расчетной схемы приводится методика аэродинамического расчета вихревого движения потока в ветротурбине с концентратором потока.
