ПОРІВНЯЛЬНИЙ АНАЛІЗ ПРОГРАМНИХ КОМПЛЕКСІВ ДЛЯ МОДЕЛЮВАННЯ ПОТОКУ В ГІДРОТУРБІНАХ
Бічна панель сторінки статті
Основний зміст сторінки статті
Анотація
Проведено комплексний огляд сучасних програмних комплексів, що використовуються для розрахунку просторової течії в проточних частинах гідротурбін. Проаналізовано широко використовувану систему програмного забезпечення Ansys. Виконано огляд даної програми, виділено ключові характеристики та можливості для аналізу проточних частин гідравлічних турбін. Описано інструменти попередньої обробки, параметри розв'язувача, функції постобробки та можливості візуалізації Ansys. Проаналізовано переваги і недоліки використання Ansys для розрахунку просторового потоку в проточних частинах гідравлічних турбін. Розглянуто програмний комплекс CFD з відкритим програмним кодом OpenFOAM. Описано основні функції та можливості програми OpenFOAM. Представлено інформацію про бібліотеки розв'язувачів, можливості сітки, переваги та обмеження для аналізу гідравлічних турбін. Крім того, висвітлюється підтримка наукової спільноти та ресурси, доступні для користувачів OpenFOAM. Розглянуто SolidWorks FlowSimulation, що інтегрується з програмним забезпеченням SolidWorks. Висвітлено унікальні функції SolidWorks FlowSimulation для аналізу просторового потоку в гідравлічних турбінах. Обговорено можливості інтеграції САПР і переваги точних геометричних моделей. Розглянуто можливості параметричного аналізу та проаналізовано переваги й обмеження використання SolidWorks FlowSimulation для розрахунку просторового потоку в проточних частинах гідравлічних турбін. Виконано порівняння трьох програмних комплексів на основі їх можливостей, простоти використання, точності, необхідних обчислювальних ресурсів і вартості. Проведено оцінку переваг та недоліків кожної програми та надано рекомендації щодо вибору найбільш доцільної програми на основі конкретних випадків використання, цілей і вимог користувача.
Блок інформації про статтю
Посилання
Krupa Y., Demchuk Y. Modern software for the numerical study of flow in hydraulic machines. Bulletin of the National Technical University "KhPI". Series: Hydraulic machines and hydraulic units. Kharkiv, NTU "KhPI" Publ., 2022, no. 1, pp. 54–58.
Krupa E. S., Nedovesov V. A. Sovremennoe sostoyanie programmnykh kompleksov CFD dlya chislennogo issledovaniya prostranstvennogo potoka v gidromashinakh [Actual status of CFD software complexes for numerical research of spatial flow in hydraulic machines]. Bulletin of the National Technical University "KhPI". Series: Hydraulic machines and hydraulic units. Kharkiv, NTU "KhPI" Publ., 2019, no. 1, pp. 98–103.
Rezvaya K., Krupa E., Shudryk A., Drankovskiy V., Makarov V. Solving the hydrodynamical tasks using CFD programs. 2018 IEEE 3rd International Conference on Intelligent Energy and Power Systems (IEPS). Kharkiv, 2018, pp. 205–209. doi: 10.1109/IEPS.2018.8559548
Keck H., Sick M. Thirty years of numerical flow simulation in hydraulic turbomachines. Acta Mechanica. 2008, no. 201, pp. 211–229.
Pinto R., Afzal A., D'Souza L. Computational Fluid Dynamics in Turbomachinery: A Review of State of the Art. Archives of Computational Methods in Engineering. 2017, no. 24, pp. 467–479.
Kreylos O., Tesdall A., Hamann B., Hunter J. Interactive visualization and steering of CFD simulations. Proceedings of the symposium on Data Visualisation. 2002, pp. 25–34.
Liu S., Shao J., Wu S. Numerical simulation of pressure fluctuation in Kaplan turbine. Science in China. Series E: Technological Science. 2008, no. 51, pp. 1137–1148.
Goyal R., Trivedi C., Kumar G. B. Numerical Simulation and Validation of a High Head Model Francis Turbine at Part Load Operating Condition. Journal of The Institution of Engineers. Series: C. 2018, no. 99, pp. 557–570.
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.
Birajdar R., Keste A. Prediction of Flow-Induced Vibrations due to Impeller Hydraulic Unbalance in Vertical Turbine Pumps Using One-Way Fluid−Structure Interaction. Journal of Vibration Engineering & Technologies. 2020, no. 8, pp. 417–430.
ANSYS CFX: CFD Software. Available at: https://www.ansys.com/ products/fluids/ansys-cfx (accessed 02.06.2023).
Tutorial Ansys – How to Make Simulation Fluid Flow by CFX YouTube. Available at: https://www.youtube.com/watch?v= PfZ0opXcqAQ (accessed 03.06.2023).
Pandimani M., Geddada Y. Numerical nonlinear modeling and simulations of high strength reinforced concrete beams using ANSYS. Journal of Building Pathology and Rehabilitation. 2022, no. 7, pp. 22–30.
Bychkov I. M. Verification of the OpenFOAM application package on aerodynamic profile flow problems. XIX school-seminar "Aerodynamics of Aircraft". 2008.
Liu H., Ren Y., Wang K. Research of Inner Flow in a Double Blades Pump Based on OpenFOAM. Journal of Hydrodynamics. 2012, no. 24, pp. 226–234.
Zhao M., Zhao W., Wan D. Numerical simulations of propeller cavitation flows based on OpenFOAM. Journal of Hydrodynamics. 2020, no. 32, pp. 1071–1079.
SOLIDWORKS Flow Simulation | SOLIDWORKS. Available at: https: // www.solidworks.com/product/solidworks-flow-simulation (accessed 05.06.2023).
SOLIDWORKS Flow Simulation | MySolidWorks Training. Available at: https://my.solidworks.com/training/elearning/69/ solidworks-flow-simulation (accessed 05.06.2023).
Solidworks FlowSimulation 2020 tutorial. Available at: https://www.academia.edu/41718721/Solidworks_flow_simulation_ 2020_tutorial (accessed 05.06.2023).
SOLIDWORKS Flow Simulation Fluid Mixing Tutorial | GoEngineer. Available at: https://www.goengineer.com/ blog/solidworks-flow-simulation-fluid-mixing-tutorial (accessed 05.06.2023).