Method of Equal Rate Surfaces in Structural Aerodynamics

Проблема сжигания природного топлива в настоящее время является крайне важной экологической задачей. Дымовой газ, выбрасываемый в атмосферу, негативно влияет на окружающую среду. Последствия этого могут быть самыми разнообразными, от выпадения осадков, содержащих кислотные соединения, до повышения уровня легочных заболеваемостей населения. Решением проблемы сжигания топлива при выработке энергии в тепловых электростанциях может служить конструкция, называемая комбинированным высотным сооружением. Она объединяет в себе две составляющие: градирню и, непосредственно, дымовую трубу. Исследование характера течения газов в таком сооружении является чрезвычайно важной задачей, так как от процесса смешения дыма с дополнительно подаваемым воздухом в трубу зависит концентрация выброса вредных веществ в атмосферу. Данная статья посвящена численному изучению газодинамики в рассматриваемых сооружениях. Представлено обобщение метода поверхностей равных расходов для описания внутренней аэродинамики сооружения. В основе математической модели используется вязкий сжимаемый газ. Течение описывается системой уравнений Навье-Стокса, записанной в параболизованной форме, дополненной алгебраической моделью турбулентности. Численное решение проводится методом конечных разностей. Рассмотрены различные варианты геометрии конструкции и начальных условий. Отмечено благоприятное воздействие начальной закрутки потока на интенсивность смешения дымовых газов и уменьшение концентрации вредных веществ на выходе из трубы. На основе проведенных исследований разработаны рекомендации для проектирования и профилирования возводимых сооружений.