Modares Mechanical Engineering
مهندسی مکانیک مدرس
Modares Mechanical Engineering
Engineering & Technology
http://mme.modares.ac.ir
1
admin
1027-5940
2476-6909
10.22034/mme
fa
jalali
1395
11
1
gregorian
2017
2
1
16
12
online
1
fulltext
fa
مدلسازی تبادل انرژی لحظهای در برهمکنش صلب روتور با جریان غیردائمی آب اطراف داکت توربینهای جزر و مدی محوری
Modeling instantaneous energy exchange during rigid interaction of rotor with unsteady water flow around duct of axial tidal turbines
برای پیشگویی جذب انرژی لحظهای توسط توربینهای جزر و مدی محوری در جریان غیردائمی آب یک روش مدلسازی عددی-تحلیلی ارائه شدهاست. هدف از مقاله حاضر معرفی یک روش حل انتگرالی سریع و پایدار با پاسخ یکتا است. این روش از دادههای دینامیک سیالات محاسباتی در جریان دائمی استفاده میکند تا عملکرد زمانمند توربین جزر و مدی محوری را در جریانهای خارجی غیردائمی تقریب بزند. این روش حل برای مدلسازی توربین جزر و مدی محوری با داکت همگرا-واگرا در جریان آب با شرایط مرزی غیردائمی طراحی شدهاست. معادلات حاکم برای جریان سیال بهصورت معادلات انتگرالی بهدست آمدهاند. معادله حرکت یکدرجه آزادی روتور با روش رانج-کوتا مرتبه چهار و روش تغییر پارامترها حل شدهاست. دادههای دینامیک سیالات محاسباتی برای روتور و داکت توربین جزر و مدی محوری بهصورت مقادیر مرزی در معادلات انتگرالی جریان سیال وارد شدهاند. دو معادله تحلیلی زمانمند برای تقریب گشتاور روتور و ضریب فشار پشت توربین جزر و مدی بهکار برده شدند. نتایج روش حل انتگرالی با نتایج دادههای زمانمند دینامیک سیالات محاسباتی در نرمافزار انسیس-فلوئنت مقایسه شدهاست. با روش ارائه شده، شبیه سازیهای عددی متعددی انجام شده تا ابعاد داکت برای بیشترین افزایش جذب توان در یک توربین جزر و مدی محوری تعیین شود.
A numerical-analytical modeling technique was presented for predicting instantaneous energy absorption with axial tidal turbines in unsteady water flow. The goal of present paper is introducing a fast and stable integral solution approach with unique solution. This technique employs steady-state CFD data to approximate transient performance of axial tidal turbine in unsteady external flows. This solution technique was designed for modeling axial tidal turbine with convergent-divergent duct in water flow with unsteady boundary conditions. The governing equations for fluid flow were derived in the form of integral equations. The equation of one-degree of freedom motion for rotor was solved with fourth-order Runge-Kutta method and variation of parameters approach. CFD data for rotor and duct of axial tidal turbine were inserted as boundary values in integral equations of fluid flow. Two transient analytical equations were employed for approximating rotor torque and back pressure coefficient of tidal turbine. The results of integral solution approach were compared with transient CFD data in ANSYS-Fluent software. Many numerical simulations were performed to determine duct dimensions for maximum power enhancement in an axial tidal turbine.
توربین جزر و مدی,جریان غیردائمی,داکت,شبیه سازی دینامیکی,معادلات انتگرالی
Duct,Dynamic simulation,Integral equations,Tidal turbine,Unsteady flow
692
702
http://mme.modares.ac.ir/browse.php?a_code=A-15-1000-2001&slc_lang=fa&sid=15
Ali
Zahedi Nejad
علی
زاهدی نژاد
100319475328460065981
100319475328460065981
No
Ph.D student, Department of Mechanical and Aerospace Engineering, Science and Research branch, Islamic Azad University, Tehran,
دانشجوی دکتری، دانشکده مهندسی مکانیک و هوا-فضا، دانشگاه آزاد اسلامی واحد علوم و تحقیقات تهران
Manoucher
Rad
منوچهر
راد
100319475328460065980
100319475328460065980
Yes
Professor, Department of Mechanical Engineering, Sharif University of Technology, Tehran, Iran
استاد بازنشسته دانشگاه صنعتی شریف، دانشکده مهندسی مکانیک
(و عضو هیأت علمی دانشگاه آزاد اسلامی واحد جنوب تهران)