Метод дискретных вихрей в задачах аэродинамики отрывного обтекания ортогональных роторов ветросиловых установок

• Автор: Островой, Александр Владимирович
• Шифр специальности: 01.02.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Самара
• Количество страниц: 183 с.

Содержание
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. АЭРОДИНАМИКА РОТОРОВ ВЕТРОВЫХ ТУРБИН НА СОВРЕМЕННОМ ЭТАПЕ
1.1. Актуальность проблемы
1.2. Основные типы ветровых установок
1.3. Математическое моделирование в расчетах характеристик ветроустановок
1.4. Развитие расчетных методов в аэродинамике ВЭУ
1.5. Численные методы
1.6. Развитие метода дискретных вихрей для решения нестационарных задач
ГЛАВА 2. РАСЧЕТ АЭРОГИДРОДИНАМИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ВРАЩАЮЩЕЙСЯ СИСТЕМЫ ТОНКИХ ПОВЕРХНОСТЕЙ
2.1. Общая постановка задачи
2.2. Вихревая схема и система обозначений
2.3. Геометрические соотношения и численный метод
2.4. Расчет поля скоростей и вихревой структуры
2.5. Система линейных уравнений для определения циркуляций
2.6. Расчет нагрузок
2.7. Расчет аэродинамических коэффициентов ортогонального ротора
2.8. Архитектура программы
2.9. Верификация результатов
ГЛАВА 3. ВЛИЯНИЕ РАЗЛИЧНЫХ ФАКТОРОВ НА РЕЗУЛЬТАТ РАСЧЕТА

3.1. Влияние количества вихрей, моделирующих лопасть, и «ядра вихря»
3.2. Влияние величины расчетного промежутка времени
3.3. Продолжительность расчета
3.4. Влияние количества лопастей
ГЛАВА 4. ИССЛЕДОВАНИЕ АЭРОДИНАМИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ОРТОГОНАЛЬНОГО РОТОРА
4.1. Основные аэродинамические характеристики системы и критерии оценки
АЭРОДИНАМИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ
4.2. ВЛИЯНИЕ ГЕОМЕТРИИ РОТОРА НА ЕГО СТАРТОВЫЕ ХАРАКТ ЕРИСТИКИ
4.3. ХАРАКТЕР ТЕЧЕНИЯ ВО ВРАЩАЮЩЕМСЯ ОРТОГОНАЛЬНОМ РОТОРЕ
4.4. ВЛИЯНИЕ ГЕОМЕТРИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ НА АЭРОДИНАМИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ВРАЩАЮЩЕГОСЯ РОТОРА
4.5. ВЛИЯНИЕ ГЕОМЕТРИЧЕСКИХ И КИНЕМАТИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК РОТОРА НА ЕГО АЭРОДИНАМИЧЕСКУЮ ЭФФЕКТИВНОСТЬ
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ
ВЫВОДЫ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЕ

Введение
Одним из наиболее острых вопросов, стоящих перед мировым сообществом и перед каждым государством в отдельности, является проблема предотвращения глобальных катастрофических изменений экологии, связанных с бесконтрольным использованием углеводородного топлива, исчерпанием ресурсов планеты, антропогенными изменениями при создании больших ГЭС.
На сегодняшний день в виде реальной альтернативы так называемым «традиционным» источникам энергии предлагается широкомасштабное использование «нетрадиционных» и «возобновляемых» источников энергии [68, 106, 108, 112].
В качестве последних обычно понимают низкопотенциальные источники энергии, геотермальные и биологические источники, малые гидроэлектростанции, ветроэнергетические станции и комплексы.
Использованию энергии малых рек и воздушных масс, скорее, подходит название «возобновляемых», чем «нетрадиционных» - настолько глубоки и древни их корни. Однако научный подход к созданию гидро- и ветродвигателей стал возможен лишь с достижением определенного уровня развития аэрогидродинамики, когда Фруд [102], а затем Ланчестер [105] развили основы импульсной теории вентилятора. Бетц успешно применил, разработанную теорию для горизонтально-осевого ветряка, представленного равномерно нагруженным активным диском, обтекаемым осесимметричным потоком [99]. Именно имя Бетца носит, поставленное для указанных выше условий, известное ограничение на извлечение энергии, равное 16/27 части кинетической энергии, содержащейся в потоке, проходящем через ометаемую площадь.
В России теорию идеального ветроколеса разрабатывал В.П.Ветчинкин, который предложил понятие коэффициента использования ветра.
Рис. 2.1. Общая схема вертикально-осевой ветровой турбины, кь=3 .