نحوه حل معادلات حاکم بر جریان هوا

نحوه حل معادلات حاکم بر جریان هوا
برای حل معادلات حاکم بر فاز گاز، باید ابتدا با استفاده از روش های موجود معادلات دیفرانسیل حاكم به معادلات جبری تبدیل شود. در این مطالعه از روش حجم های محدود برای نوشتن معادلات جبری و از الگوریتم سیمپل (Simple) برای حل دستگاه معادلات حاصل، استفاده شده است. جداسازی معادلات بقا در حالت پایدار برای متغیر   از فرم انتگرالی معادلات که در زیر آورده شده است، به دست می‏آید[7]:

V حجم کنترل مورد نظر، v بردار سرعت،  ترم پخش متغیر   می‏باشد .این معادله برای هر حجم کنترل یا هر شبکه در ناحیه محاسباتی به کار برده می‏شود و برای یک شبکه دو بعدی به صورت زیر در می‏آید[7]:تونل

که در آن vf شار جرم در میان صفحه،  مقدار متغیر روی صفحه مورد نظر، Af مساحت صفحه مورد نظر و V حجم سلول می‏باشد. شارهای پخش و جابه جایی از وجوه معیار نیز باید به روش مناسبی در مرکز سلول مورد نظر محاسبه شود. در این مطالعه برای شارهای پخش و جابه جایی از وجوه حجم های معیار، از قاعده توانی كه دقت بیشتری نسبت به روش های دیگر مانند طرح تركیبی دارد، استفاده شده است[3]. در این روش مقدار متغیر   روی صفحه مورد نظر از حل معادله یک بعدی زیر که بین شارهای جابه جایی و پخش نوشته شده است، به دست می‏آید[7]:

که درآن Pe عدد پکلت می‏باشد. حال معادلات انفصال مورد نیاز برای میدان جریان به كمك الگوریتم سیمپل مشخص و با استفاده از روش خط به خط كه تركیبی از دو روش گوس ـ سایدل و الگوریتم ماتریس سه قطری (T.D.M.A) است، حل می شوند[7].

حل عددی جریان هوا

حل عددی جریان هوا
در شبیه سازی عددی جریان هوا در داخل پره‏ها، به بررسی اثر متغیر S/D بر فشار وارد بر پره توربین ثابت (بدون چرخش) از طرف جریان باد و محاسبه گشتاور اعمال شده به پره‌ها می‏پردازیم. برای این منظور با حل میدان جریان، توزیع فشار وارد بر سطوح پره را محاسبه می نماییم. با انتگرالگیری از حاصلضرب فشار در فاصله شعاعی جزء مورد نظر از محور دوران، گشتاور وارد بر پره محاسبه می‌شود. معادلات لازم برای حل میدان جریان هوا و محاسبه فشار و سرعت در نقاط مختلف توربین، معادله های بقای جرم و مقدار حركت‏ می‏باشند. این معادلات در سیستم مختصات غیر شتابدار برای حالت پایدار به صورت کلی زیر نوشته می‏شود:    تونل باد
که در معادلات بالا ui، سرعت جریان هوا در راستای مورد نظر و Fiبرای بیان اثر نیروهای خارجی می‏باشد. در صورت مطالعه پره‏های توربین در یک جریان گذرا با در نظر گرفتن سرعت دورانی متغیر روتور، باید جمله شتاب که شامل ترم های زیر است، نیز در ترم چشمه معادله مومنتوم وارد شود    
برای ساده شدن این جمله، در مطالعه عددی روتورهای ساونیوس، سرعت زاویه‏ای روتور ثابت گرفته می‏شود و میدان جریان اطراف روتور محاسبه می‌شود .