Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Random vortex method for three dimensional flows. Part I: Numerical imlementation and sample results

Styczek A., Duszyński P., Poćwierz M., Szumbarski J.

Journal of Theoretical and Applied Mechanics

|

2004

|

Vol. 42 nr 2

223-138

EN

Continuation of the first part of the paper focuses on implementation issues, computational efficiency and presentation of test calculations. Sample results have been obtained for a viscous flow past a spherical body immersed in an uniform stream. The solution algorithm for the external Neumann boundary problem, the construction of the vortex particles near the material boundary and the evaluation of the stretching effect are described in some details. The problem of design of efficient algorithms for induced velocity computation is discussed briefly. The presented results include patterns of instantaneous velocity and vorticity field as well as selected streamlines showing the complexity of flow near the aft part of the body and inside the aerodynamic wake.

PL

W drugiej części pracy omawiane są zagadnienia związane z implementacją metody wirowej w trzech wymiarach oraz prezentowane są wybrane wyniki obliczeń. Testowym przykładem jest opływ kuli strumieniem jednorodnym. Opisano konstrukcję solwera zewnętrznego zagadnienia brzegowego typu Neumanna, proces generacji nowych cząstek wirowych w pobliżu powierzchni ciała oraz sposób obliczania "stretchingu". Omówiono problem efektywnego obliczania prędkości indukowanej. Przedstawione wyniki, obejmujące chwilowe pola prędkości i wirowości oraz wybrane linie prądu, demonstrują złożoność pola przepływu w śladzie za opływanym ciałem.

2

Random vortex method for three dimensional flows. Part I: Mathematical background

Styczek A., Duszyński P., Poćwierz M., Szumbarski J.

Journal of Theoretical and Applied Mechanics

|

2004

|

Vol. 42 nr 1

3-20

EN

The paper presents a mathematical formulation of the Lagrangian method suitable for numerical simulation of 3D viscous incompressible flows. The vorticity field is approximated by a large ensemble of vortex particles which move with the fluid (advection) and perform random walks (diffusion). The charges of the particles change with time due to the stretching term in the governing equation. The construction of the vortex particles ensures that the approximated vorticity field is strictly divergence-free at any time instant. The boundary condition at the surface of an immersed body is satisfied by the creation of new vortex particles near the surface. Various properties of induced velocity and vorticity fields are also discussed.

PL

W pracy sformułowano langranżowską metodę wirową dla trójwymiarowych przepływów cieczy lepkiej. Pole wirowści jest w niej aproksymowane zbiorem cząstek poruszających się wraz z płynem oraz wykonujących ruch losowy (dyfyzja). Ładunki wirowości niesione przez cząstki zależą od czasu (efekt "strechingu"). Konstrukcja cząstek zapewnia, że pole wirowości pozostaje bezźródłowe w trakcie symulacji. Warunek dla pola prędkości stawiany na powierzchni opływanego ciała jest realizowany drogą generacji nowych cząstek w sąsiedztwie tej powierzchni. W pracy przedyskutowano również własności indukowanego pola prędkości i wirowości.

3

Prediction of unsteady VAWT aerodynamics by lifting line theory

Dumitrescu H., Cardos V.

International Journal of Applied Mechanics and Engineering

|

2004

|

Vol. 9, no 4

675-686

EN

Based on the lifting line theory and a free vortex wake model, a method including dynamic stall effects is presented for predicting the performance of a three-dimensional vertical-axis wind turbine. A vortex model is used in which the wake is composed of trailing streamwise and shedding spanwise vortices, whose strengths are equal to the change in the bound vortex strength as dictated by Helmholtz and Kelvin's theorems. Performance parameters are calculated by applying the Biot-Savart law along with the Kutta-Joukowski theorem and a semi-empirical dynamic stall model. Predictions are shown to compare favorably with the existing experimental data. The method can predict local and global performances more accurately than the previous momentum models.

4

A two-dimensional vortex model for vertical axis wind turbines

Dumitrescu H., Cardos V.

International Journal of Applied Mechanics and Engineering

|

2002

|

Vol. 7, no 4

1173-1187

EN

The present paper compares the aerodynamic loads predicted by a vortex model with wind tunnel measurements for a straight-bladed Darrieus rotor. A computation unsteady discrete-vortex method, based on lifting line theory and a free vortex wake model, is used. Thus the wake is composed of shedding spanwise discrete vortices, whose strengths are equal to the change in the bound vortex strength as dictated by Kelvin's theorem and performance parameters are calculated by application of the Biot-Savart law along with the Kutta-Joukovski theorem. The popular Beddoes-Leishman dynamic-stall model is incorporated in the method and a better approach is obtained. The transient normal and tangential-force coefficients predicted with dynamic-stall effects are compared with wind tunnel data for one and two NACA 0018 straight-bladed rotors. The results are given for a rotor with a large solidity (chord-to-radius of 0.20) at two tip-speed ratios ('lambda' = 1.5 and 3.0) and at a low Reynolds number of 3.8*104. The comparisons between experimental data and theoretical results show the predictions by the marching-vortex method to be more accurate than those estimated by a code based on streamtube theory.