ИСТИНА

В настоящее время существуют эффективные методы компьютерного моделирования динамики жидкости/газа, применимые для широкого спектра задач. Однако решение сопряженных задач динамики, которое включает в себя описание взаимного влияния неравномерного движения объекта и движения среды вокруг него, все еще требует весьма значительных машинных ресурсов и времени. Это становится особенно серьезной проблемой в случае, когда требуется проанализировать влияние тех или иных параметров или эффективность тех или иных алгоритмов управления. Поэтому важно разрабатывать такие упрощенные (эмпирические и/или полуэмпирические) модели исследуемых сложных механических систем, чтобы их поведение можно было исследовать с помощью методов теоретической механики и теории динамических систем. Известны различные подходы такого типа (например, квазистатический). Однако они, как правило, не позволяют получить достаточно точное описание динамики объектов сложной формы, совершающих относительно быстрое вращение в потоке среды. В настоящем проекте в рамках развития квазистатического подхода будет предложен и апробирован феноменологический метод описания аэродинамических сил и моментов, действующих на вращающееся в потоке среды твердое тело. На основе этого метода в проекте будут построены математические модели механических и электромеханических систем, составным элементом которых является объект сложной формы, совершающий вращательное движение под действием потока среды (в частности, ветроэнергетическая установка на базе ротора Савониуса и ветродвижители с ротором Савониуса в качестве привода). Будут описаны характеристики установившихся режимов движения и переходных процессов в зависимости от параметров и начальных условий. Полученные численно-аналитические результаты будут верифицированы экспериментально.

At present, there exist efficient methods of computer simulation of fluid/gas dynamics applicable for a wide range of problems. However, solution of conjugated problems of dynamics, which involves description of mutual influence of non-uniform motion of the object and motion of the continuum around it still remains very resources- and time-consuming. This becomes especially serious problem, when it is necessary to analyze the influence of certain parameters or efficiency of control algorithms. Therefore, it is important to develop such simplified (empirical and/or semi-empirical) models of studied complex mechanical systems that it would be possible to investigate their behavior using methods of theoretical mechanics and theory of dynamical systems. Different approaches of that kind are known (e.g., quasi-steady approach). However, they usually don’t allow obtaining accurate enough description of dynamics of objects of complex shape that rotate in flow at high enough angular speed. Under this project, in the context of development of the quasi-steady approach, a phenomenological method will be proposed and tested for description of aerodynamic forces and torques acting upon a rigid body rotating in flow. Based on this method, there will be constructed mathematical models of mechanical and electro-mechanical systems containing an object of complex shape that performs quick rotation in flow (in particular, wind generator based on Savonius rotor and wind machines using Savonius rotor as a drive). Characteristics of steady regimes of motions and transient processes will be described depending on parameters and initial conditions. Obtained numerical and analytical results will be verified experimentally.