4. Mô phỏng turbine bằng phương pháp CFD
4.2 Chia lưới và mô phỏng
Ta đặt turine trên tháp cao 12m,vùng tính toán là hình hộp chữ nhật có kích thước Dài × Rộng × Cao = 40m×30m×20
Hình 4.1 Miền tính toán
Hình 4.2 Một góc lưới của miền tính toán
Hình 4.3 Trường vận tốc quanh turbine ở mặt cắt ngang
Hình 4.5 Sự phân bố áp suất trên cánh
Kết quả thu được từ Ansys CFX ta thấy sự phân bố vận tốc và áp suất trước và sau turbine là không chính xác so với lý thuyết đã chỉ ra
Hình 4.6 Trường phân bố vận tốc quanh turbine gió
Hình 4.8 Sự phân bố áp suất
Hình 4.10 Đồ thị mối quan hệ giữa hệ số công suất và λ
5.Kết luận và mở rộng
Do kiến thức bản thân còn hạn chế và thời gian có hạn nên chúng em mới chỉ dừng lại ở mô phỏng .Vấn đề mà chúng em chưa khắc phục được khi chạy trên Ansys CFX,đó là các interface của các domain vẫn chưa liên kết được với nhau,dẫn đến kết quả của bài toán không chính xác
Hướng đề xuất trong thời gian tới :
- Chạy lại mô phỏng với sự liên kết của các interface
- Kiểm nghiệm hiệu suất của turbin
- Tính toán tương tác FSI (Fluid - Structure Interaction) hai chiều Một hướng đề suất kiểm nghiệm hiệu suất turbine:
Ta có mômen tác dụng lên phân tố cánh tại bán kính r :
Q=12.W 2.W
2
.N.c.Cyrr
Ta chia cánh quạt thành n phần, mỗi phần có độ dài là :
step=R−R0
n=
1−m
nR
Với RR0=m . Vùng hoạt động của đĩa (R0÷R)
Trong mỗi đoạn này coi như các chỉ số là không thay đổi. Và ta sẽ tính các hệ số dòng chảy a,a'vàηi cho các đoạn từ đó cho ta công suất tổng của rotor cánh quạt
Tại bán kính ri=R0+i.step=(m+i(1−m)
Mômen tác dụng lên đoạn cánh thứ i là :
Qi=1 2.W
2
.N.ci.Cy(ri−step)step
Công suất đoạn cánh thứ i là :
Pi=Ω.Qi=1 2.W 2 .N.ci.CyΩ(m+(i−1)(1−m) n)R.(1−m n)R Pi=1 2.W 2 .N.ci.CyΩ.R2.(1−m n)(m+ (i−1)(1−m) n) Xét tỷ số ηi= Pi 1 2ρπ R 2U∞3 ηi=N π ci R W2 U∞2 R.Ω U∞ .Cy(1−m n)(m+ (i−1)(1−m) n) Với : ci R=−0,096. ri R+0.158 1−a sinϕ¿ 2 W2 U∞
2=¿ với W là vận tốc tương đối của dòng chảy với phân tố cánh được xác định qua kết quả mô phỏng
R.Ω
U∞=λ