Математичне моделювання процесів гідродинамікив криволінійних каналах конфузорного типу
DOI:
https://doi.org/10.31548/energiya2019.01.073Анотація
Анотація. Прямолінійні і криволінійні канали конфузорного типу можуть бути використані при розробці теплообмінного і турбінного обладнання, нових типів вітрогенераторів, тощо. При їх дослідженні вирішується завдання вибору такої геометрії каналу, яка забезпечує мінімальні втрати тиску.
Розглядається конструкція каналу конфузорного типу, який має криволінійні стінки. При такій конструкції каналу повітря входить у вхідний отвір, проходить криволінійним каналом, який звужується, причому відповідно до закону Бернуллі швидкість повітря у вихідному отворі буде зростати. Такі канали можуть бути використані для підвищення швидкості вітрового потоку у вітрогенераторах, що дає змогу збільшити швидкість обертання ротора вітрогенератора і підвищити ефективність його роботи. Криволінійні стінки каналу вибираються так, щоб мінімізувати наявність відривних зон в каналах і зменшити в них аеродинамічні втрати.
Проведено математичне моделювання процесів переносу маси повітря в криволінійному каналі конфузорного типу використовуючи рівняння Нав’є- Стокса в двовимірній постановці при ламінарному режимі течії, який характерний для руху повітряних потоків в каналах подібного типу.
Чисельне моделювання гідродинамічних процесів в криволінійному каналі конфузорного типу проводилось з використанням програмного продукту САПР ANSYS Fluent 18.2. Встановлено, що максимальні значення швидкості спостерігаються в кінцевій частині каналу. Біля поверхні одної із стінок присутня застійна зона, в якій повітря рухається з дуже малою швидкістю, що обумовлено перпендикулярним напрямком руху повітря до вхідного отвору.
Має місце падіння тиску на виході з каналу. Разом з тим, в кількісному значенні величина цього падіння несуттєва, що обумовлено наявністю кривизни каналу для протоку повітря в каналі.
Наявність криволінійності стінок каналу призводить до відсутності відривних зон повітря, що обумовлює невеликі втрати тиску в каналах порівняно з каналами інших конфігурацій. Це покращує аеродинамічні і енергетичні характеристики вітрогенераторів.
Ключові слова: криволінійний канал, конфузор, тиск, швидкість, ламінарний потік
Посилання
Kalinin, E. K., Dreitser, G. A., Yarkho, S. A. (1990). Intensificatsiyat eploobmena v kanalah [Intensification of heat transfer in the channels] Moskow: Mashinostroyeniye, 246.
Bubenchikov, A. A., Artamonov, E. Yu., Daychman, R. A., Fayfer, L. A., Katerov, F. V., Bubenchikova, A. A. (2015). Primeneniye vetroenergetisheskih ustanovok s kontsentratorami vetrovoy energii v regionah s maloy vetroviy nagruzkoy [Application of wind power plants with wind energy concentrators in regions with low wind load]. Mezhdunarodniy naushno-issledovatelskiy zhurnal, 5-2 (36), 31-35.
Thangam, S., And Hur, N. J. (1990). Laminar secondary flow in curved rectangular ducts. Fluid Mechanics, 217, 421-440.
https://doi.org/10.1017/S0022112090000787
Volkov, K. N., Yemelyanov, V. N. (2010). Tesheniya i teploobmen v kanalah I vrashtshayushihsya polostyah [Flows and heat transfer in channels and rotating cavities]. Moskow: Fizmatgiz, 357.
Volkov, K. N., Yemelyanov, V. N. (2010). Gazoviye tetsheniya s masopodvodom v kanalah I traktah energoustanovok [Gas flow with mass supply in channels and paths of power plants]. Moskow: Fizmatgiz, 396.
Завантаження
Опубліковано
Номер
Розділ
Ліцензія
Стосунки між правовласниками і користувачами регулюються на умовах ліцензії Creative Commons Із Зазначенням Авторства – Некомерційна – Поширення На Тих Самих Умовах 4.0 Міжнародна (CC BY-NC-SA 4.0):https://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/deed.uk
Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:
- Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи (див.The Effect of Open Access).
