Melnik, V., Zelensky, A., & Zelensky, A.
(2022).
Numerical simulation of gas-dynamic processes in the centrifugal radial fan of seeding machines.
Machinery & Energetics,
13(3),
62-72.
https://doi.org/10.31548/machenergy.13(3).2022.62-72
Підвищення ефективності рослинництва, де значне місце займають просапні культури (такі, як кукурудза, соняшник, соя, сорго, цукрові буряки та ін.), нерозривно пов’язане з впровадженням енерго- та ресурсозберігаючих технологій для забезпечення якісної та своєчасної реалізації технологічних процесів виробництва. Важливим технологічним процесом є посів. Для підвищення швидкості, як наслідок, продуктивності та, головне, якості проведення польових робіт в даний час застосовуються сівалки точного висіву з пневматичними системами з покращеними характеристиками генераторів вакууму. При цьому вакуумні системи таких посівних машин найчастіше базуються на використанні радіального відцентрового вентилятора. Тому важливим завданням є проектування вентилятора з урахуванням гармонізації його параметрів з параметрами сівалки в цілому вимагає проведення великої кількості випробувань та перевірок. При використанні тільки натурних моделей (стендів) необхідні дуже великі ресурсні та часові витрати. За рахунок чисельного моделювання газодинамічних процесів стає можливим суттєво скоротити кількість натурних експериментів, швидше визначити раціональний вигляд відцентрового радіального вентилятора. Мета даної роботи – розглянути методику застосування чисельного моделювання газодинамічних процесів у відцентровому радіальному вентиляторі за допомогою Computer-aided engineering (CAE) - пакетів. Застосування Computational fluid dynamics (CFD) – методів для дискретизації рішень диференціальних рівнянь з урахуванням рівнянь Ейлера та рівнянь Навье-Стокса. Для вивчення вихрових потоків, що виникають у міжлопаткових каналах вентилятора, використовується чисельне моделювання турбулентності на основі k-e моделі, k-ω моделі та Shear Stress Transport (SST) моделі. Наведено результати розрахунку тривимірного поля швидкостей та тисків у робочій області вентилятора, визначено раціональні геометричні характеристики, аеродинамічна характеристика (залежність перепаду тиску від витрати повітря). Такий підхід проектування відцентрового вентилятора дає можливість суттєво гармонізувати його параметри на етапі розробки та скоротити час на реалізацію нових проектів
числове моделювання, k-e модель, k-ω модель, SST модель, метод кінцевих елементів, метод кінцевих об’ємів, CAD редактор
[1] Kalinkevich, N.V., & Gusak, A.G. (2011). Theory of turbochargers. Sumy: SSU.
[2] Rathakrishnan, E. (2010). Applied gas dynamics. Hoboken: Wiley. .
[3] Solodov, V.G. (2017). Application of the ANSYS software package for solving fluid dynamics problems. Kharkiv: Publishing house of KHNADU.
[4] Schlichting, H., & Gersten, K. (2017). Boundary-Layer theory (9th ed.). Berlin: Springer-Verlag.
[5] Precision seeder for row crops SCH-6M. (1972). Bucharest: Selanetoara.
[6] Chebotarev, V.P., Medvedev, A.L., Salapura, Yu.L., & Zubenko, D.V. (2012). Analysis of vertical switchgears of pneumatic seeders. Mechanization and Electrification of the Rural State: Inter-Industrial Thematic Scientific Collection, 96, 67-75.
[7] Alt, V.V., Shchukin, S.G., & Valkov, V.A. (2008). The concept of development of sowing machines. Achievements of Science and Technology of the Agroindustrial Complex, 9, 44-48.
[8] Yasir, S.H., Liao, Q., Yu, J., & He, D. (2012). Design and test of a pneumatic precision metering device for wheat. Agricultural Engineering International: CIGR Journal, 14(1), 16-25.
[9] Starodubtsev, Yu.V., & Solodov, V.G. (2005). Numerical model of viscous turbulent flow in one stage gas turbine. Journal of Turbomachinery, 128, 60-67.
[10] Babu, V. (2021). Fundamentals of gas dynamics (2nd ed.). Berlin: Springer.
[11] Anderson, J.D.Jr. (1995). Computational fluid dynamics: The basics with applications. New York: McGraw-Hill.
[12] Köhler, M. (2011). Development and implementation of a method for solving the laminar boundary layer equations in airfoil flows. Darmstadt: Technische Universitat Darmstadt SLA.
[13] Anderson, J.D.Jr. (2017). Fundamentals of aerodynamics (6th ed.). New York: McGraw-Hill Education.
[14] Cebeci, T. (2004). Turbulence models and their applications. Berlin: Springer.
[15] Chapman, D.R. (1980). Computational aerodynamics and prospects for its development. Dryden Lecture. Rocket Technology and Cosmonautics, 18(2), 3-30.
[16] White, F.M. (2016). Fluid mechanics (8th ed.). New York: McGraw-Hill Education.
[17] Chung, T.J. (2002). Computational fluid dynamics. Cambridge: Cambridge University Press.
[18] Menter, F., & Egorov, J. (2005). Turbulence models based on the length-scale equation. Fourth International Symposium on Turbulence and Shear Flow Phenomena, 4, 941-946.
[19] Frost, W., & Moulden, T. (Eds.). (1980). Turbulence. Principles and applications. Moscow: Mir.
[20] Hirsch, C. (2007). Numerical computation of internal and external flows (2nd ed.). Oxford: Published by John Wiley & Sons, Ltd.
[21] Reddy, J.N. (2006). An introduction to the finite element method. New York: McGraw-Hill.
[22] Hanlon, P.C. (2001). Compressor handbook. Washington: McGraw-Hill.
[23] Solodov, V.G. (2011). Modeling of turbulence. Calculation of large vortices. Kharkiv: KHNADU.
[24] ANSYS CFX – Solver theory guide. Release 15.0. (2013). Canonsburg: ANSYS Inc.
[25] Tokushev, M.Kh., & Martych, S.P. (2019). Classification of switchgears of pneumatic seeders. In Seifullin readings – 15: Youth, science, technology – new ideas and perspectives: Scientific and theoretical conference (pp. 208-211). Nur-Sultan: Kazakh Agrotechnical University. S. Seifullina.
[26] Prandtl, L. (1904). Über Flüssigkeitsbewegung bei sehr kleiner Reibung. Verhandl III. International Congress of Mathematicians, 2, 484-491.
[27] Fletcher, A.J. (1988). Computational techniques for fluid dynamics. New York: Springer-Verlag.
[28] Wilcox, D.C. (2006). Turbulence modeling for CFD (3rd ed.). La Cañada Flintridge: DCW Industries.
[29] Kornev, N. (2013). Mathematical modeling of turbulent flows. Rostock: University of Rostock.
[30] Ronald, H. (2000). Aungier Centrifugal compressors a strategy for aerodynamic design and analysis. New York: Asme Press. doi: 10.1115/1.800938.
[31] Lokshin, I.L. (1959). Investigation of the flow behind the wheels of centrifugal fans in relative motion. Industrial Aerodynamics, 12, 2-153.