СУЧАСНИЙ СТАН ПРОГРАМНИХ КОМПЛЕКСІВ CFD ДЛЯ ЧИСЕЛЬНОГО ДОСЛІДЖЕННЯ ПРОСТОРОВОГО ПОТОКУ В ГІДРОМАШИНАХ

Бічна панель сторінки статті

PDF (Русский)
DOI: https://doi.org/10.20998/2411-3441.2019.1.14
Ключові слова:
гідравлічні машини, чисельне дослідження, гідродинамічний розрахунок, математична модель, просторове протягом, системи автоматичного проектування

Основний зміст сторінки статті

Evgeniy Krupa
Національний технічний університет «Харківський політехнічний інститут»
https://orcid.org/0000-0002-2457-0097
Vladlen Nedovesov
Національний технічний університет «Харківський політехнічний інститут»
https://orcid.org/0000-0002-0946-0658

Анотація

В даний час актуальним є вдосконалення обчислювальних програмних комплексів, що в свою чергу призводить до конкуренції на ринку програмного забезпечення. Фахівці, що працюють в будь-якій галузі, повинні володіти комп'ютером не тільки на рівні користувача, але і на рівні програмістів, щоб на базі існуючих програмних комплексів програмувати модулі для власних потреб. Не виключенням є і область гідроенергетики. В роботі проведено аналітичний огляд сучасних програмних комплексів CFD. Проаналізовано переваги та недоліки даних програм в частині побудови тривимірної моделі об'єкта дослідження, створення розрахункової сітки, завдання граничних умов і візуалізації результатів розрахунку. Для вирішення гідродинамічних задач існує багато різних програм, одними з передових комерційних програмних комплексів є Ansys, SolidWorks Flow Simulation, Autodesk CFD. Так само існують програми з відкритим вихідним кодом, найпопулярнішим на даний момент є OpenFOAM. Дані системи автоматичного проектування (САПР) дозволяють не тільки виконати якісне моделювання систем різної фізичної природи, а й досліджувати відгук цих систем на зовнішні впливи у вигляді розподілу тиску, температур, швидкостей. Алгоритми проведення розрахунку в програмах схожі, відмінні риси програм можна оцінити за такими критеріями: генерація сітки, точність, надійність (збіжність), швидкість обчислень, фізика моделі, гнучкість системи. Так само слід відзначити, що комерційні програмні комплекси більш зручні у використанні завдяки відпрацьованому інтерфейсу користувача, в безкоштовних комплексах інтерфейс менш розвинений і для роботи буде потрібно знання певного списку команд і знання синтаксису програми. Для створення геометрії моделі так само існує безліч програм (SolidWorks, Autodesk Inventor, Компас-3D і ін.). Тривимірна модель об'єкта дослідження необхідна для подальшої інтеграції в CFD комплекс. Використання цих програм дозволяє скоротити цикл розробки, знизити вартість виробів і підвищити якість продукції.

Блок інформації про статтю

Номер
№ 1 (2019): Вісник Національного технічного університету «ХПІ». Серія: Гідравлічні машини та гідроагрегати
Розділ
Статті
Біографії авторів

Evgeniy Krupa, Національний технічний університет «Харківський політехнічний інститут»

кандидат технічних наук

Vladlen Nedovesov, Національний технічний університет «Харківський політехнічний інститут»

аспірант

Посилання

Kochevskiy А. N., Nenya V. G. Sovremenny podkhod k modelirovaniyu i raschetu techenij zhidkosti v lopastnykh gidromashinakh [Modern approach to modeling and calculating fluid flow in blade hydraulic machines]. Visnyk Sums'koho derzhavnoho universytetu. Seriya: Теkhnichni nauky [Sumy State University Bulletin: Technical Sciences Series]. Sumy, SumDU Publ., 2003, no. 13 (59), pp. 195–210.

Rezvaya K., Krupa E., Drankovskiy V., Potetenko O., Tynyanova I. The numerical research of the flow in the inlet of the high-head hydraulic turbine. Bulletin of NTU "KhPI". Ser.: New solutions in modern technologies. Kharkiv: NTU "KhPI" Publ., 2017, vol. 7 (1229), pp. 97–102, doi:10.20998/2413-4295.2017.07.13

Drankovskiy V. E., Rezvaya K. S., Krupa Е. S. Сalculating three-dimensional fluid flow in the spiral casing of the reversible hydraulic machine in turbine mode. Bulletin of the National Technical University "KhPI". Series: Hydraulic machines and hydraulic units. Kharkiv, NTU "KhPI" Publ., 2016, no. 20 (1192), pp. 53–57.

Shevchenko N. G., Shudrik А. L., Radchenko L. R. Osobennosti chislennogo modelirovaniya techeniya vyazkoy zhidkosti v kanalah pogruzhnyih lopastnyih nasosov nizkoy i sredney byistrohodnosti [Features of numerical modeling flow of viscous liquid in channels of submersible bladed pumps of low and average rapidity]. Bulletin of the National Technical University "KhPI". Series: Hydraulic machines and hydraulic units. Kharkiv, NTU "KhPI" Publ., 2015., no. 45 (1154), pp. 76–81.

Duan X. H., Kong F. Y., Liu Y. Y., Zhao R. J., Hu Q. L. The numerical simulation based on CFD of hydraulic turbine pump. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. Vol. 129. 2016.

Riezva K. S., Drankovskyi V. E., Tynianova I. I. Doslidzhennia

vysokonapornykh oborotnykh hidromashyn [The investigation of the high-pressure reversible hydraulic machines]. Bulletin of the National Technical University "KhPI". Series: Hydraulic machines and hydraulic units. Kharkiv, NTU "KhPI" Publ., 2017, no. 42 (1264), pp. 84–88.

Elin A., Lugova C., Kolesnik E. Testing of the CFX-5 package on the examples of flow of liquid and gas in the running parts of VNIIAEN specialization pumps: flow modeling in the flow part of the intermediate stage of the multistage centrifugal pump. Scientific and practical journal "Pumps and equipment". 2007, vol. 6 (47), pp. 42–46.

Rusanov A., Rusanov R., Lampart P., Designing and updating the flow part of axial and radial-axial turbines through mathematical modeling. Open Engineering. 2015, vol. 5, pp. 399–410.

Starodubtsev Y. V., Gogolev I. G., Solodov V. G. Numerical 3D model of viscous turbulent flow in one stage gas turbine and its experimental validation. Journal of Thermal Science. 2005, vol. 14, pp. 136–141.

Bychkov I. M. Verification of the OpenFOAM application package on aerodynamic profile flow problems. XIX school-seminar "Aerodynamics of Aircraft". 2008.

Stefan D., Rudolf P. Proper Orthogonal Decomposition of Pressure Fields in a Draft Tube Cone of the Francis (Tokke) Turbine Model. Journal of Physics: Conference Series. 2015, vol. 579.

ANSYS CFX: CFD Software. Available at: https://www.ansys.com/ products/fluids/ansys-cfx (accessed 02.04.2019).

ANSYS ICEM CFD | CAE Expert. Available at: https://cae-expert.ru/ product/ansys-icem-cfd (accessed 02.04.2019).

ANSYS ICEM CFD, Setochnyiy generator – CADFEM [ANSYS ICEM CFD, Grid generator – CADFEM]. Available at: https:// www.cadfem-cis.ru/products/ansys/geometry/icemcfd/ (accessed 03.04.2019).

Chto novogo v SOLIDWORKS 2019 [What's new in SOLIDWORKS 2019]. Available at: https://intersed.kiev.ua/ news_whats_new_solidworks_2019 (accessed 03.04.2019).

ANSYS CFX, Modelirovanie techeniy, raschet turbomashin – CADFEM [ANSYS CFX, Modeling of currents, calculation of turbomachines – CADFEM]. Available at: https://www.cadfem-cis.ru/products/ansys/fluids/cfx/ (accessed 03.04.2019).

Autodesk CFD | CFD Software | Autodesk. Available at: https://www.autodesk.com/products/cfd/overview (accessed 03.04.2019).

Novosti / Habr [News / Habr]. Available at: https://habr.com/ru/ news/ (accessed 03.04.2019).

2.4.6. Show Volume Rendering. Available at: https://www.sharcnet.ca/Software/Ansys/16.2.3/en-us/help/cfd_postt utr/cfxPostDispShow2_rend.html (accessed 04.04.2019).

(186) Tutorial Ansys – How to Make Simulation Fluid Flow by CFX (Simple for Beginner) – YouTube. Available at: https://www.youtube.com/watch?v=PfZ0opXcqAQ (accessed 04.04.2019).