ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ И ЧИСЛЕННОЕ ИЗУЧЕНИЕ ФИЗИЧЕСКИХ ОСОБЕННОСТЕЙ ТУРБУЛЕНТНОГО ОБТЕКАНИЯ J-ЛОПАСТИ РОТОРА ДАРЬЕ

С. В. Тарасов, Д. А. Редчиц, Е. Р. Абрамовский, В. П. Гладенко, С. В. Моисеенко, А. С. Тарасов

Анотація


В работе проведено экспериментальное и численное изучение физических особенностей турбулентного обтекания J-лопасти ротора Дарье вертикально-осевой ветроэнергетической установки для произвольного угла атаки. Экспериментальные исследования модели лопасти проведены в аэродинамической трубе Т–5, расположенной в лаборатории кафедры аэрогидромеханики и энергомассопереноса Днепропетровского национального университета имени Олеся Гончара. Результаты экспериментов представлены в виде графиков, отражающих зависимости аэродинамических характеристик J-профиля от угла атаки. Численное моделирование выполнено на базе разработанного специализированного CFD пакета. Для моделирования турбулентности использованы два подхода. Первый, основанный на моделировании на базе осредненных по Рейнольдсу уравнений Навье–Стокса (URANS) с использованием дифференциальной однопараметрической модели Spalart-Allmaras, адаптированной к тензору скоростей деформаций (SALSA), а второй – гибридный подход, основанный на моделировании отсоединенных вихрей с задержкой (DDES). Выделены этапы зарождения, развития и срыва вихрей при обтекании J-профиля лопасти ротора Дарье. Рассчитаны значения основных аэродинамических характеристик для произвольных углов атаки. Существенные нестационарные явления проявляются при больших углах атаки профиля. Наблюдается широкий разброс по значениям аэродинамических характеристик для данного типа лопасти в зависимости от направления потока воздуха. Результаты вычислительных экспериментов показали, что подход, основанный на моделировании крупных вихрей с задержкой (DDES), лучше воспроизводит нестационарные физические особенности, возникающие при обтекании J-профиля. Такая картина обтекания представляется более реалистичной, обеспечивает лучшее согласование с экспериментальными данными.

Ключові слова


экспериментальные исследования; численные методы; J-профиль; ротор Дарье; уравнения Навье-Стокса; модель турбулентности

Повний текст:

PDF (Russian)

Посилання


Математическое моделирование аэродинамики вертикально-осевой

ветроэнергетической установки с роторами Дарье и Савониуса [Текст] / В. А. Дзензерский,

[и др.] // Проблеми обчислювальної механіки і міцності конструкцій.– 2012. – № 19. –

С. 96 –111.

Волков, Н. И. Аэродинамика ортогональных ветродвигателей (некоторые

математические модели и численная реализация) [Текст]: навч. посіб. / Н. И. Волков. –

Сумы: Мрія-1, 1996. – 198 с.

Редчиц, Д. А. Математическое моделирование отрывных течений на основе

нестационарных уравнений Навье – Стокса [Текст] / Д. А. Редчиц // Научные ведомости

Белгород. гос. ун-та. Серия Математика Физика. – 2009. – № 13. Вып. 17. – С. 118 – 146.

Редчиц, Д. А. Математическое моделирование физических особенностей

турбулентного обтекания многоэлементного профиля [Текст] / Д. А. Редчиц // Вестник

Херсонского национального технического ун-та. – 2010. Вып. 3(39). – С. 398–403.

Rogers, S. An upwind differencing scheme for the incompressible Navier–Stokes

equations [Text] / S. Rogers, D. Kwak // Journal Numerical Mathematics. – 1991. – Vol. 8. – P. 43 – 64.

Rung, T. Restatement of the Spalart-Allmaras eddy-viscosity model in strain-adaptive

formulation [Text] / T. Rung, [ et al.] // AIAA Journal. – 2003. – Vol. 4, № 7. – P.1396–1399.

Spalart, P. A one-equation turbulence model for aerodynamic flow [Text] / P. Spalart,

S. Allmaras // AIAA Paper. – 1992. – № 0112. – P. 439 – 478.

Spalart, P. Comments on the feasibility of wings and on a hybrid RANS/LES approach

[Text] / P. Spalart, W. Jou, M. Strelets, S. Allmaras // Proc. of first AFOSR International Conf. on

DNS/LES. – Columbus (USA). – 1997. – P. 137–147.

Spalart, P. A new version of detached-eddy simulation, resistant to ambiguous grid

densities [Text] / P. Spalart, S. Deck, M. Shur, K. Squires, M. Strelets, A. Travin// Theoretical and

Computational Fluid Dynamics. – 2006. – № 20. – P. 181– 195.

Vertical Axis Wind Turbines: Products and application [Electronic resource]. – Access

mode: http://www.cygnus-power.com – Title from the screen.


Посилання

  • Поки немає зовнішніх посилань.



Індексування журналу

Журнал розміщено у наукометричних базах, репозитаріях та пошукових системах:

         


Адреса редколегії:  Дніпровський рнаціональний університет імені Олеся Гончара, пр. Гагаріна, 72, Дніпро, Україна, 49000.

Д. т. н., проф. Книш. Л. I., ДНУ. 

Телефон: (099) 00-34-310 E-mail: lknysh@ukr.net

Канд. ф.-м. н. Карплюк В. I., ДНУ. 

Телефон:(067) 801-97-91 E-mail: vl.karpliuk@ukr.net

www.dnu.dp.ua


Free counters! Яндекс.Метрика

Лицензия Creative Commons
Це видання має доступ за ліцензією Creative Commons «Attribution» («Атрибуция») 4.0 Всемирная.


Open Science in Ukraine - website development