Розробка експериментального стенда для визначення аеродинамічних характеристик ортогональних вітродвигунів
Описано попередній розрахунок потоку повітря в робочій зоні аеродинамічної труби, яка створюється з метою дослідження робочого процесу ортогональних вітродвигунів. Розрахунки течії виконано з використанням CFD розв'язувача. Показано, що створена конструктивна схема та геометрія направляючого та...
Gespeichert in:
| Veröffentlicht in: | Проблемы машиностроения |
|---|---|
| Datum: | 2012 |
| 1. Verfasser: | |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Ukrainian |
| Veröffentlicht: |
Інстиут проблем машинобудування ім. А.М. Підгорного НАН України
2012
|
| Schlagworte: | |
| Online Zugang: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/99056 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Zitieren: | Розробка експериментального стенда для визначення аеродинамічних характеристик ортогональних вітродвигунів / В.М. Липовий // Проблемы машиностроения. — 2012. — Т. 15, № 3-4. — С. 49-52. — Бібліогр.: 2 назв. — укр. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-99056 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
Липовий, В.М. 2016-04-22T16:11:32Z 2016-04-22T16:11:32Z 2012 Розробка експериментального стенда для визначення аеродинамічних характеристик ортогональних вітродвигунів / В.М. Липовий // Проблемы машиностроения. — 2012. — Т. 15, № 3-4. — С. 49-52. — Бібліогр.: 2 назв. — укр. 0131-2928 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/99056 533.6.621.548 Описано попередній розрахунок потоку повітря в робочій зоні аеродинамічної труби, яка створюється з метою дослідження робочого процесу ортогональних вітродвигунів. Розрахунки течії виконано з використанням CFD розв'язувача. Показано, що створена конструктивна схема та геометрія направляючого та випрямного апаратів стенда є працездатними, придатними для визначення аеродинамічних характеристик ортогональних вітродвигунів. Описан предварительный расчёт потока воздуха в рабочей зоне аэродинамической трубы, которая создается для исследования рабочего процесса ортогональных ветродвигателей. Расчеты течения выполнены с использованием CFD решателя. Показано, что предложенная конструктивная схема и геометрия направляющего и спрямляющего аппаратов стенда работоспособна, пригодна для определения аэродинамических характеристик ортогональных ветродвигателей. The previous calculation of blast is described in the working area of wind-channel, which is created with the purpose of research of working process of ortogonal wind engine. The calculations of flow are executed with the use of CFD of solver. It is retained that a structural chart and geometry of sending and straight vehicles is created, is capable of working, suitable for determination of aerodynamic descriptions of ortogonal wind engine. uk Інстиут проблем машинобудування ім. А.М. Підгорного НАН України Проблемы машиностроения Аэро- и гидромеханика в энергетических машинах Розробка експериментального стенда для визначення аеродинамічних характеристик ортогональних вітродвигунів Development of experimental stand for determination of aerodynamic descriptions of ortogonal wind engine Article published earlier |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| title |
Розробка експериментального стенда для визначення аеродинамічних характеристик ортогональних вітродвигунів |
| spellingShingle |
Розробка експериментального стенда для визначення аеродинамічних характеристик ортогональних вітродвигунів Липовий, В.М. Аэро- и гидромеханика в энергетических машинах |
| title_short |
Розробка експериментального стенда для визначення аеродинамічних характеристик ортогональних вітродвигунів |
| title_full |
Розробка експериментального стенда для визначення аеродинамічних характеристик ортогональних вітродвигунів |
| title_fullStr |
Розробка експериментального стенда для визначення аеродинамічних характеристик ортогональних вітродвигунів |
| title_full_unstemmed |
Розробка експериментального стенда для визначення аеродинамічних характеристик ортогональних вітродвигунів |
| title_sort |
розробка експериментального стенда для визначення аеродинамічних характеристик ортогональних вітродвигунів |
| author |
Липовий, В.М. |
| author_facet |
Липовий, В.М. |
| topic |
Аэро- и гидромеханика в энергетических машинах |
| topic_facet |
Аэро- и гидромеханика в энергетических машинах |
| publishDate |
2012 |
| language |
Ukrainian |
| container_title |
Проблемы машиностроения |
| publisher |
Інстиут проблем машинобудування ім. А.М. Підгорного НАН України |
| format |
Article |
| title_alt |
Development of experimental stand for determination of aerodynamic descriptions of ortogonal wind engine |
| description |
Описано попередній розрахунок потоку повітря в робочій зоні аеродинамічної труби, яка створюється з метою дослідження робочого процесу ортогональних вітродвигунів. Розрахунки течії виконано з використанням CFD розв'язувача. Показано, що створена конструктивна схема та геометрія направляючого та випрямного апаратів стенда є працездатними, придатними для визначення аеродинамічних характеристик ортогональних вітродвигунів.
Описан предварительный расчёт потока воздуха в рабочей зоне аэродинамической трубы, которая создается для исследования рабочего процесса ортогональных ветродвигателей. Расчеты течения выполнены с использованием CFD решателя. Показано, что предложенная конструктивная схема и геометрия направляющего и спрямляющего аппаратов стенда работоспособна, пригодна для определения аэродинамических характеристик ортогональных ветродвигателей.
The previous calculation of blast is described in the working area of wind-channel, which is created with the purpose of research of working process of ortogonal wind engine. The calculations of flow are executed with the use of CFD of solver. It is retained that a structural chart and geometry of sending and straight vehicles is created, is capable of working, suitable for determination of aerodynamic descriptions of ortogonal wind engine.
|
| issn |
0131-2928 |
| url |
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/99056 |
| citation_txt |
Розробка експериментального стенда для визначення аеродинамічних характеристик ортогональних вітродвигунів / В.М. Липовий // Проблемы машиностроения. — 2012. — Т. 15, № 3-4. — С. 49-52. — Бібліогр.: 2 назв. — укр. |
| work_keys_str_mv |
AT lipoviivm rozrobkaeksperimentalʹnogostendadlâviznačennâaerodinamíčnihharakteristikortogonalʹnihvítrodvigunív AT lipoviivm developmentofexperimentalstandfordeterminationofaerodynamicdescriptionsofortogonalwindengine |
| first_indexed |
2025-11-24T04:02:44Z |
| last_indexed |
2025-11-24T04:02:44Z |
| _version_ |
1850837817184223232 |
| fulltext |
АЭРО- И ГИДРОМЕХАНИКА В ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ МАШИНАХ
ISSN 0131–2928. Пробл. машиностроения, 2012, Т. 15, № 3–4 49
− проведение тепловых испытаний турбопривода Р-2.6-0.85/0.15 П, предназначенного для
привода питательного насоса ПЭ-380-185-2 на Черниговской ТЭЦ (Украина).
В рамках диссертационной работы разработана методика расчета трехмерных тече-
ний в проточных частях малорасходных турбин ЛПИ в среде программного комплекса
ANSYS CFX, которая дает возможность существенно уменьшить объем экспериментальных
исследований в процессе проектирования.
Литература
1. Турбопривод для питательных насосов ТЭЦ / М. И. Гринман, В. А. Егоров, С. Л. Ушаков,
А. А. Плахин // Новости теплоснабжения. – 2010. – № 5 – С. 51–53.
2. Рассохин В. А. Турбины конструкции ЛПИ: Преимущества, характеристики, опыт разработки и
применение / В. А. Рассохин // Энергомашиностроение. Тр. СПбГПУ, № 491. Изд-во Политехн.
ун-та, СПб, 2004. – С. 152–161.
3. Епифанов А. А. Расчет характеристик лопаточных решеток малорасходных турбин / А. А. Епифа-
нов, А. И. Кириллов, В. А. Рассохин // Науч.-техн. ведомости СПбГПУ. Наука и образование СПб:
Изд-во Политехн. ун-та. –2012. – № 1 – С. 50–55.
4. Епифанов А. А. Расчет трехмерного течения в ступенях малорасходных турбин / А. А. Епифанов,
А. И. Кириллов, В. А. Рассохин // Науч.-техн. ведомости СПбГПУ. Наука и образование. СПб:
Изд-во Политехн. ун-та. – 2012. – № 1 – С. 65–70.
5. Сахаров А. М. Методические указания по тепловым испытаниям паровых турбин / А. М. Сахаров,
М. Г. Теплицкий. – М.: Союзтехэнерго, 1986. – 103 с.
Поступила в редакцию
29.09.12
УДК 533.6.621.548
В. М. Липовий
Сумський державний університет
(e-mail: gidro@ukr.net)
РОЗРОБКА ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО СТЕНДА ДЛЯ
ВИЗНАЧЕННЯ АЕРОДИНАМІЧНИХ ХАРАКТЕРИСТИК
ОРТОГОНАЛЬНИХ ВІТРОДВИГУНІВ
Описано попередній розрахунок потоку повітря в робочій зоні аеродинамічної труби,
яка створюється з метою дослідження робочого процесу ортогональних вітродвигунів.
Розрахунки течії виконано з використанням CFD розв'язувача. Показано, що створена
конструктивна схема та геометрія направляючого та випрямного апаратів стенда є
працездатними, придатними для визначення аеродинамічних характеристик ортогона-
льних вітродвигунів.
Описан предварительный расчёт потока воздуха в рабочей зоне аэродинамической
трубы, которая создается для исследования рабочего процесса ортогональных ветро-
двигателей. Расчеты течения выполнены с использованием CFD решателя. Показано,
что предложенная конструктивная схема и геометрия направляющего и спрямляющего
аппаратов стенда работоспособна, пригодна для определения аэродинамических ха-
рактеристик ортогональных ветродвигателей.
Вступ
На сьогодні на кафедрі прикладної гідроаеромеханіки широко ведуться роботи з ви-
вчення та модернізації методів визначення основних аеродинамічних характеристик ортого-
нальних вітродвигунів. Є певний науковий наробіток за даним напрямом, наприклад, дове-
дено використання програмного комплексу ANSYS CFX [1] для моделювання робочого
процесу вертикальних вітротурбін. На основі цього комплексу розроблено методику визна-
АЭРО- И ГИДРОМЕХАНИКА В ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ МАШИНАХ
ISSN 0131–2928. Пробл. машиностроения, 2012, Т. 15, № 3–4 50
чення робочої характеристики раніше спроектованих ортогональних вітродвигунів та плану-
ється його використання для удосконалення геометричних параметрів основного робочого
органу вітротурбіни – вітроколеса, а саме, профіля лопаті.
Оскільки дослідження робочого процесу гідравлічних машин з використанням чис-
лового експерименту передбачає внесення певної похибки в кінцеві результати, то виникла
потреба розробки експериментального стенда для визначення залежності коефіцієнта вико-
ристання енергій вітру Cp від коефіцієнта швидкохідності θ [2]. Цей стенд має вигляд аеро-
динамічної труби відкритого типу з закритою робочою частиною.
Основна частина
Як показано на (рис. 1), аеродинамічна труба має циліндричну форму з внутрішнім
діаметром 1 м. На вході встановлено напрямний апарат 1 дифузорного типу для створення
плавного заходу потоку повітря в трубу з метою максимального зменшення можливості
утворення вихрових течій. Одним із найважливіших факторів, які визначають працездат-
ність аеродинамічної труби, є осесиметричний потік в робочій області та відносно рівномір-
ний розподіл вектора швидкості по всій площині поперечного перерізу. Для дотримання цих
показників перед робочою частиною стенда встановлюється випрямний апарат 2, що має
вигляд двох систем лопатевих граток, які розташовані під кутом 90 º відносно одна одної.
Між осьовим вентилятором 4 та системою граток знаходиться робоча зона 3, довжина якої
становить 1,5 м.
Основною вхідною характеристикою при проектуванні ортогональних вітротурбін є
швидкість набігаючого потоку повітря на вітроколесо. Для можливості варіювання цією ве-
личиною привід осьового вентилятора змонтований з частотним регулятором струму, що дає
змогу змінювати швидкість потоку всередині
труби від 0 до 10 м/с. Вимірювання значення
цією змінною проводиться з використанням
трубки повного напору, схема установки якої
зображена на рис. 2.
Для побудови основної аеродинамічної
характеристики вітротурбіни Ср = f (θ) необ-
хідно знати величину крутного моменту на ва-
лу електрогенератора та кількість обертів віт-
роколеса. Є два можливих методи визначення
крутного моменту: за допомогою спеціально
сконструйованого динамометричного двигуна
та з використанням електричного контуру на
клемах генератора, що дозволить визначити
потужність виробленого струму.
На нашу думку, оптимальним є варіант
Рис. 1. Конструктивна схема стенда
Рис. 2. Схема монтажу трубки
повного напору в аеродинамічну трубу
АЭРО- И ГИДРОМЕХАНИКА В ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ МАШИНАХ
ISSN 0131–2928. Пробл. машиностроения, 2012, Т. 15, № 3–4 51
з використанням динамометричного двигуна, адже цей метод дозволяє уникнути необхідно-
сті визначення ККД генератора, що, в свою чергу, дає змогу отримати більш достовірні ре-
зультати експериментів.
Кількість обертів ротора вітротурбіни визначається за допомогою лазерного тахоме-
тра з похибкою ±0,5%.
Оскільки створення експериментального стенда для визначення аеродинамічних ха-
рактеристик ортогональних вітродвигунів потребує значних матеріальних затрат, то з метою
перевірки працездатності необхідне попереднє доведення створення осесиметричного пото-
ку та прийнятної епюри швидкості в робочій частині методом попереднього моделювання
протікання потоку повітря через аеродинамічну трубу з використанням програмного ком-
плексу ANSYS CFX.
Аналіз даних, отриманих методом числового експерименту, дав змогу візуалізувати
картину течії (рис. 3–5) в аеродинамічній трубі та визначити поля тисків в її робочій зоні.
Висновки
За допомогою числового експерименту з використанням програмного комплексу
вдалося визначити характер течії в робочій зоні аеродинамічної труби, який, в свою чергу,
відповідає необхідним нормам течії в експериментальному стенді. З цього можна зробити
висновок, що ця конструктивна схема та геометрія направляючого та випрямного апаратів є
Рис. 3. Поля тисків в проточній частині аеродинамічної труби при швидкості потоку 10 м/с
Рис. 4. Розподіл векторів швидкості по аеродинамічній трубі
АЭРО- И ГИДРОМЕХАНИКА В ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ МАШИНАХ
ISSN 0131–2928. Пробл. машиностроения, 2012, Т. 15, № 3–4 52
працездатними для створення осесиметричного потоку та градієнта швидкості в робочій зоні
труби, що дозволяє використовувати стенд для визначення аеродинамічних характеристик
ортогональних вітродвигунів.
Література
1. Шабаров В. В. Применение системы ANSYS к решению гидрогазодинамических задач /
В. В. Шабаров. – Нижний Новгород: Нижнее Новгородский гос. ун-т, 2006. – 108 с.
2. Абрамовский Е. Р. Аэродинамика ветродвигателей / Е. Р. Абрамовский, С. В. Городько, Н. В. Сви-
ридов // Учеб. пособие. – Днепропетровск: Днепропетровский ун-т, 1987. – 220 с.
Надійшла до редакції
29.09.12
УДК 533.6:621.165
С. В. Ершов, д-р. техн. наук
Институт проблем машиностроения им. А. Н. Подгорного НАН Украины
(г. Харьков, e-mail: yershov@ipmach.kharkov.ua, sergiy.v.yershov@gmail.com)
ПРОГРАММНЫЙ КОМПЛЕКС ДЛЯ РАСЧЕТА
ПРОСТРАНСТВЕННЫХ ТЕЧЕНИЙ ВЯЗКОГО ГАЗА В РЕШЕТКАХ
ТУРБОМАШИН
Рассмотрена концепция построения нового CFD решателя для системы осредненных
по Рейнольдсу уравнений Навье-Стокса применительно к трехмерным течениям вязко-
го сжимаемого газа в турбомашинах. Обоснован выбор моделей турбулентного тече-
ния, моделей турбулентности и численных методов решения уравнений газовой динами-
ки. Отмечена важность применения ограничений реализуемости и адекватных гранич-
ных условий для моделирования течений с большими положительными градиентами
давления. Кратко представлен вид пользовательского интерфейса нового комплекса
программ. Приведены результаты тестовых и прикладных расчетов вязких течений.
Розглянута концепція побудови нового CFD розв’язувача для системи рівнянь Навьє-
Стокса, осереднених за Рейнольдсом стосовно до тривимірних течій в’язкого стисливо-
го газу в турбомашинах. Обґрунтовано вибір моделей турбулентної течії, моделей тур-
булентності та числових методів розв’язання рівнянь газової динаміки. Відмічена важ-
ливість застосування обмежень реалізовності та адекватних граничних умов для моде-
Рис. 5. Лінії току в аеродинамічній трубі
|