ПРИМЕНЕНИЕ ПЭВМ ДЛЯ
ГИДРОАЭРОДИНАМИЧЕСКИХ РАСЧЕТОВ ВЕТРОКОЛЕС И ДРУГИХ ОБЪЕКТОВ.
Л.А.Махова,
А.М. Махов
На базе ранее
разработанных в других вычислительных системах алгоритмов было рассмотрено
применение ПЭВМ IBM PC для расчетов
гидродинамических характеристик различных объектов: самодвижущихся полностью погруженных тел, гребных винтов;
разработана программа вычислений аэродинамических характеристик ветроколес
вертикально-осевого типа. Рассмотрены различные трансляторы с языка FORTRAN-77.
Получено, что при создании достаточно больших программ необходимо
осторожно подходить к выбору версии транслятора, а при возможности работать в
операционных средах, обеспечивающих большое непрерывное адресуемое
пространство. С целью повышения удобства использования отмечена
целесообразность создания единого программного комплекса, объединяющего
различные алгоритмы вычислений взаимосвязанных
гидроаэродинамических объектов. 5 0Разработана программа
вычислений аэродинамических характеристик ветроколес вертикально-осевого типа
на базе методики [1]. Выражения для вычисления коэффициентов торможения на
основе двумерной импульсной теории имеют следующий вид:
A1=1-F1/(A1+B1), B1=-G1/(A1+B1), A2=1-F2/(A2+B2), B2= 2B1/(2A1-1)-G2/(A2+B)2;
k=1,2; α=ψ+φ; ue=u/(2A1-1)
Обозначения следующие:
R- радиус
ветроколеса, b- хорда
профиля лопасти, i- число лопастей, H-
длина лопасти, v1- скорость невозмущенного потока, W- скорость лопасти ветроколеса в
данной точке потока, V1, U1, V2,
U2- х- и у-
компоненты скорости потока на наветренной (1) и подветренной (2) сторонах ветроколеса, соответственно. A
и B - коэффициенты
торможения: A1= V1/ v2, A2=V2/ v2, B1=U1/ v1, B2=U2/ v2; v2- x
компонента скорости в среднем (между наветренной и подветренной сторонами)
сечении. S=2RH- ометаемая
площадь, б= ib/2R-
коэффициент заполнения, ω-
частота вращения ветроколеса. β-
азимутальный угол лопасти, φ-
угол установки лопасти, α-
угол атаки, u=ωR/v2 - число модулей. Коэффициенты сил (F) и моментов (M) получаются из F
и M путем деления последних
на ρSV12/2.
cL, cD-
стационарные аэродинамические коэффициенты подъемной силы и
сопротивления. Для вычисления
коэффициентов лобовой, боковой,
радиальной и тянущей сил;
крутящего момента и коэффициента
использования энергии ветра использованы выражения [1]. Предусмотрена возможность использования
одно- и двумерного вариантов модели. В алгоритм введены: линейный переход между
наветренной и подветренной сторонами,
возможность расчета ветроколеса с зависимым от положения углом установки лопасти, допустимы
вычисления в интервалах изменения числа модулей u и коэффициентов заполнения б.
Программа реализована в стандарте FORTRAN - 77. Предусмотрен
интерактивный режим.
Для расчетов были использованы симметричный профиль NACA-0012 и несимметричный профиль MUNK-12.
Получено, что форма профиля слабо влияет на коэффициент радиальной силы, и несколько сильнее - на коэффициент тянущей
силы (хотя тоже не очень значительно). Произведены расчеты в интервалах u: 1 - 5 и б: 0.05 - 0.5. Получено, что основной
крутящий момент создается на наветренной части ветроколеса. Расчеты коэффициента использования ветра
7x 0 (произведение коэффициента
момента и числа модулей) показали в основном аналогичную
результатам [1] зависимость от б. Однако для профиля MUNK все кривые
начинались в точке u =2 и
не при всех б имели
одинаковый характер.
1. В.П.Самсонов. Промышленная аэродинамика. Вып.3. 1978.
С.