Ứng dụng phần mềm ANSYS FLUENT để mô phỏng dòng chảy đằng sau một Turbine phát điện

50 
T¹p chÝ KHKT Má - §Þa chÊt, sè 54, 4/2016, (Chuyªn ®Ò Khoan - Khai th¸c), tr.50-55 
ỨNG DỤNG PHẦN MỀM ANSYS FLUENT ĐỂ MÔ PHỎNG 
DÒNG CHẢY ĐẰNG SAU MỘT TURBINE PHÁT ĐIỆN 
NGUYỄN VĂN THỊNH, NGUYỄN VĂN GIÁP, TRIỆU HÙNG TRƯỜNG 
Trường Đại học Mỏ - Địa chất 
Tóm tắt: Trong giai đoạn hiện nay, nhằm giải quyết vấn đề ngày càng cạn kiệt của các 
nguồn năng lượng hoá thạch như than đá, dầu mỏ, đồng thời nhằm hạn chế sự ô nhiễm môi 
trường, cho nên việc sử dụng các nguồn năng lượng thay thế đã được các quốc gia trên thế 
giới rất quan tâm, đặc biệt là các nguồn năng lượng sạch, năng lượng tái tạo. Trong số đó, 
việc khai thác các nguồn năng lượng từ gió và dòng chảy ven biển nhằm tạo ra điện năng 
được quân tâm đặc biệt. Điều này dẫn đến việc cần thiết phải nghiên cứu và phát triển các 
thiết bị để chuyển hoá các nguồn năng lượng này thành năng lượng hữu ích phục vụ cho 
sinh hoạt của con người. Để hỗ trợ cho quá trình nghiên cứu, đồng thời nhằm tiết kiệm về 
thời gian và chi phí kinh tế, mô phỏng số là một giải pháp hữu ích được áp dụng. Trong bài 
viết này, tác giả trình bày phương pháp số để nghiên cứu dòng chảy đằng sau một Turbine 
phát điện, thông qua việc sử dụng mô hình k-ε Standard trong chương trình ANSYS 
FLUENT. Kết quả nghiên cứu đã đưa ra mô hình có độ tin cậy cao, phù hợp để mô phỏng 
dòng chảy đằng sau Turbine, đặc biệt khi mô phỏng nhiều Turbine trong cùng một khu vực. 
1. Mở đầu 
Hiện nay, mô phỏng số đang ngày càng 
được áp dụng rộng rãi trong các lĩnh vực khoa 
học kỹ thuật. Phương pháp mô phỏng số đóng 
một vai trò quan trọng trong việc kiểm chứng lý 
thuyết để trên cơ sở đó người ta có thể đưa ra 
các tiên đoán thực nghiệm. Đây là phương pháp 
được thực hiện nhanh, tiết kiệm về chi phí so 
với làm các thí nghiệm. Trong ngành cơ học 
chất lỏng nói chung và trong lĩnh vực năng 
lượng tái tạo nói riêng, việc ứng dụng mô 
phỏng số vào trong các nghiên cứu khoa học 
đang ngày càng được áp dụng rộng rãi. Trong 
số rất nhiều các phần mềm được áp dụng, chúng 
tôi nhận thấy rằng ANSYS FLUENT là phần 
mềm với khả năng mô hình hóa rộng rãi các đặc 
tính vật lý của dòng chảy chất lưu được áp dụng 
trong công nghiệp. Trong bài báo này, tác giả 
xin giới thiệu việc ứng dụng phần mềm ANSYS 
FLUENT để mô phỏng dòng chảy đằng sau một 
Turbine phát điện. Trong số rất nhiều các mô 
hình rối (Turbulence models) có trong ANSYS 
FLUENT chúng tôi chỉ xin giới thiệu mô hình 
k-ε Standard vì đây là một mô hình đơn giản, dễ 
thực hiện, cho kết quả chính xác. Để thực hiện 
được các mô phỏng cho một Turbine phát điện, 
tác giả đã sử dụng lý thuyết Actuator Disk (đĩa 
truyền động) để biểu thị Turbine. 
2. Lý thuyết Actuator Disk (Đĩa truyền động) 
Theo lý thuyết Actuator Disk (đĩa truyền 
động), người ta coi chuyển động quay của các 
cánh Turbine tạo ra một đĩa đồng nhất và trên 
đó ta đặt một lực. Lực này được phân đều trên 
toàn bộ bề mặt đĩa, tạo ra sự chênh áp ở mặt 
trước và sau, đồng thời làm thay đổi vận tốc của 
dòng chảy đằng sau đĩa. Nó có khả năng chiết 
xuất năng lượng động học của dòng chảy [5] và 
tạo ra một sự giảm vận tốc ở khu vực đằng sau 
của thiết bị. Chính vì vậy, nó được coi như một 
Turbine đang hoạt động để chiết suất năng 
lượng động học của dòng chảy. Sự cân bằng 
giữa các lực tác dụng lên đĩa và trường dòng 
chảy biến đổi, được chi phối bởi định luật bảo 
toàn khối lượng và sự cân bằng momen lực. 
Hình 1. Dòng chảy của chất lưu 
khi đi qua Actuator Disk (đĩa truyền động) 
51 
Hình 1 biểu diễn dòng chảy của chất lưu 
khi đi qua một Actuator Disk (đĩa truyền động). 
Vận tốc của dòng chảy và áp suất ở mặt trước 
của đĩa (mặt cắt A) được ký hiệu là U∞ và p0. 
Dòng chảy ở phần hạ lưu của đĩa (tại mặt cắt B) 
được ký hiệu là Uw , tại mặt cắt I, II vận tốc và 
áp suất lần lượt được ký hiệu là U1, p1 và U2, p2. 
Theo lý thuyết của ‘‘đĩa truyền động’’, người ta 
coi dòng chảy của chất lưu khi qua đĩa với diện 
tích bề mặt là S có dạng hình ống như hình 1. 
Do bề dày của đĩa rất nhỏ, người ta có thể coi 
vận tốc của dòng chảy tại vị trí mặt cắt I, II là 
bằng nhau và bằng với vận tốc của dòng chảy đi 
qua đĩa (hình 1), do vậỵ ta có: 
𝑈1 = 𝑈2 = 𝑈𝑑 (1) 
 Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng 
cho toàn bộ chiều dài đoạn ống từ mặt cắt A 
đến B, dòng chảy được cho là tĩnh và chất lỏng 
không có tính nhớt, Ft là lực của đĩa tác dụng 
lên dòng chảy, ta nhận được biểu thức sau: 
𝑄(𝑈∞ − 𝑈𝑤) = −𝐹𝑡 (2) 
 Ở đây Q là lưu lượng khối của chất lỏng 
qua đĩa, đại lượng này phụ thuộc vào khối 
lượng riêng của chất lỏng (ρ), diện tích bề mặt 
đĩa (S) và vận tốc dòng chảy qua đĩa (Ud): 
𝑄 = 𝜌𝑆𝑈𝑑 (3) 
Áp lực của chất lỏng tác dụng lên bề mặt 
đĩa được xác định như sau: 
𝐹𝑡 = 𝑆∆𝑃 = 𝑆(𝑝1 − 𝑝2) (4) 
Áp suất p1 và p2 được tính toán dựa trên 
định luật Bernoulli cho đoạn từ mặt cắt A đến 
mặt cắt I và tương tự là đoạn từ mặt cắt II đến 
mặt cắt B (hình 1), ta có: 
𝑝1 = 𝑝0 +
1
2
𝜌(𝑈∞
2 − 𝑈𝑑
2) (5) 
𝑝2 = 𝑝0 +
1
2
𝜌(𝑈𝑤
2 − 𝑈𝑑
2) (6) 
Từ biểu thức (5), (6) kết hợp với (4) ta nhận 
được biểu thức tính cho áp lực của chất lỏng tác 
dụng lên bề mặt của đĩa như sau: 
𝐹𝑡 =
1
2
𝜌𝑆(𝑈∞
2 − 𝑈𝑤
2 ) (7) 
Từ biểu thức (2), (3) và (7) ta có vận tốc 
của chất lỏng qua đĩa được xác định như sau: 
𝑈𝑑 =
𝑈∞+𝑈𝑤
2
 (8) 
Công suất thuỷ lực (P) nhận được tại vị trí 
của đĩa được xác định như sau: 
𝑃 = 𝐹𝑡𝑈𝑑 (9) 
Từ biểu thức (7) kết hợp với (9) ta có: 
𝑃 =
1
2
𝜌𝑆𝑈𝑑(𝑈∞
2 − 𝑈𝑤
2 ) (10) 
Hệ số công suất (Cp) và hệ số của áp lực 
đẩy (CT) được xác định từ biểu thức sau: 
𝐶𝑝 =
P
0.5ρU∞
3 S
 (11) 
𝐶𝑇 =
𝐹𝑡
0.5ρU∞
2 S
 (12) 
Nếu coi a là hệ số vận tốc của chất lỏng khi 
đi qua đĩa (Turbine), đại lượng này được xác 
định như sau: 
𝑎 =
(𝑈∞−𝑈𝑑)
𝑈∞
 (13) 
 Từ biểu thức (8) và (13) ta có: 
𝑈𝑑 = 𝑈∞(1 − 𝑎) (14) 
𝑈𝑤 = 𝑈∞(1 − 2𝑎) (15) 
Thay các giá trị Ud và Uw từ biểu thức (14) 
và (15) vào biểu thức (7) và (10) ta nhận được 
giá trị của áp lực đẩy của chất lỏng tác dụng lên 
Turbine và công suất thuỷ lực của Turbine phụ 
thuộc vào hệ số a như sau: 
𝐹𝑡 = 2𝜌𝑆𝑎(1 − 𝑎)𝑈∞
2 (16) 
𝑃 = 2𝜌𝑆𝑎(1 − 𝑎)2𝑈∞
3 (17) 
Tương tự như vậy ta có thể xác định được 
hệ số công suất của Turbine và hệ số của áp lực 
đẩy tác dụng lên Turbine như sau: 
𝐶𝑝 = 4𝑎(1 − 𝑎)
2 (18) 
𝐶𝑇 = 4𝑎(1 − 𝑎) (19) 
Theo các công trình công bố trong lĩnh vực 
năng lượng tái tạo [2,6,7] và theo giới hạn của 
lý thuyết Betz [1], tại giá trị a=1/3 ta nhận được 
hệ số công suất lớn nhất và tương ứng với đó là 
hệ số của áp lực đẩy lớn nhất (CP)max =16/27; 
CT=8/9 
3. Áp dụng lý thuyết Actuator Disk và 
phương trình Navier-Stokes để mô phỏng 
dòng chảy đằng sau Turbine 
Phương trình Navier-Stokes được viết như 
sau: 
𝜕(𝜌𝑈𝑖)
𝜕𝑡
+
𝜕(𝜌𝑈𝑖𝑈𝑗)
𝜕𝑥𝑗
= −
𝜕(𝑝)
𝜕𝑥𝑖
+
𝜕
𝜕𝑥𝑗
[𝜇 (
𝜕𝑈𝑖
𝜕𝑥𝑗
+
𝜕𝑈𝑗
𝜕𝑥𝑖
) + 𝑅𝑖𝑗] + 𝜌𝑔𝑖 + 𝑆𝑖 (20) 
𝜕𝑈𝑖
𝜕𝑥𝑖
= 0 ; 𝑅𝑖𝑗 = 𝜇𝑡 (
𝜕𝑈𝑖
𝜕𝑥𝑗
+
𝜕𝑈𝑗
𝜕𝑥𝑖
) 𝜇𝑡 = 𝐶𝜇
𝑘
𝜀
; (21) 
52 
trong đó: Ui, Uj là thành phần vận tốc theo các 
phương trong không gian; xi, xj là các điểm trong 
không gian; μ là độ nhớt phân tử của nước; Rij là 
các thành phần của tenseur Reynolds; 𝜇𝑡 là độ 
nhớt động lực học được xác định từ năng lượng 
động học của môi trường rối (k) và độ phân tán 
môi trường rối (ε); g là gia tốc trọng trường; Cμ là 
hệ số (Cμ=0,09); Si là đại lượng chưa biết trong 
phương trình Navier-Stokes. 
Theo lý thuyết Acttuator Disk, người ta đặt 
một lực lên Turbine, đó chính là áp lực của chất 
lỏng tác dụng lên toàn bộ thể tích của Turbine. 
Do vậy ta có Ft/Se là áp lực thể tích của chất 
lỏng tác dụng lên Turbine (trong đó: e là chiều 
dày của đĩa được tạo bởi Turbine). Trong 
phương trình (20), đại lượng Si được thay thế 
bởi giá trị áp lực thể tích của chất lỏng tác dụng 
lên Turbine. Áp lực này có chiều ngược với 
chiều của dòng chảy, do vậy ta có: 
𝑆𝑖 = −
𝐹𝑡
𝑆𝑒
 (22) 
Từ biểu thức (12) ta nhận được giá trị của 
Ft phụ thuộc vào hệ số CT như sau: 
𝐹𝑡 = 0.5𝐶𝑇𝜌𝑈∞
2 𝑆 (23) 
Để đảm bảo độ chính xác khi mô phỏng 
dòng chảy của chất lỏng qua Turbine, cần phải 
xác định được mối liên hệ giữa vận tốc của 
dòng chảy tại vị trí đĩa hay Turbine (Ud) và vận 
tốc dòng chảy ở thượng nguồn (U∞), như vậy 
mới xác định chính xác áp lực của chất lỏng tác 
dụng lên bề mặt của đĩa (Turbine). Ngoài ra, 
trong các nghiên cứu của Taylor [8] đã đưa ra 
mối quan hệ này khi nghiên cứu dòng chảy của 
không khí đi một đĩa đục lỗ làm từ bạch kim có 
bề dày rất nhỏ. Trên cơ sở các nghiên cứu của 
Taylor, ta có mối quan hệ giữa U∞, áp suất p1 và 
p2 với Ud như sau: 
𝑈∞ = 𝑈𝑑(1 + 0.25𝐾) (24) 
𝑝1 − 𝑝2 = 0,5𝜌𝐾𝑈𝑑
2 (25) 
trong đó: K là hệ số sức cản của môi trường. 
 Kết hợp biểu thức (4), (22) và (25) ta 
tìm được giá trị lực thể tích phụ thuộc vào hệ số 
K, chiều dày của đĩa và vận tốc cục bộ của dòng 
chảy tại vị trí Turbine theo công thức sau: 
𝑆𝑖 = −
𝐹𝑡
𝑆𝑒
= −
1
2
𝜌
𝐾
𝑒
𝑈𝑑
2 (26) 
Hệ số của áp lực đẩy CT được tìm ra trong 
công trình nghiên cứu của Taylor [8] 
𝐶𝑇 =
𝐾
(1+0.25𝐾)2
 (27) 
Từ các biểu thức (14), (18), (19) kết hợp 
với biểu thức (24) và (27) hệ số công suất thủy 
lực Cp được xác định như sau: 
𝐶𝑝 =
𝐾
(1+0.25𝐾)3
 (28) 
Theo giới hạn của lý thuyết Betz [1], giá trị 
lớn nhất của CT là 0,89 sẽ tương ứng với hệ số 
K=2. Giá trị này sẽ được sử dụng trong các tính 
toán để mô phỏng trường vận tốc của dòng chảy 
đằng sau Turbine. Như vậy, giá trị áp lực thể 
tích trong biểu thức (26) là giá trị đặc trưng biểu 
diễn sự có mặt của Turbine. 
4. Mô hình hoá và kiểm chứng mô hình 
Để mô hình hoá trường vận tốc của dòng 
chảy đằng sau Turbine, tác giả áp dụng mô hình 
k-ε Standard trong chương trình ANSYS 
FLUENT. Đây là mô hình đơn giản, dễ thực 
hiện và cho độ chính xác cao. Trong mô hình 
này, sự chuyển đổi năng lượng và sự phân tán 
rối của môi trường được thể hiện trong các biểu 
thức sau: 
𝜕(𝜌𝑘)
𝜕𝑡
+
𝜕(𝜌𝑘𝑈𝑖)
𝜕𝑥𝑗
=
𝜕
𝜕𝑥𝑗
[(𝜇 +
𝜇𝑡
𝜎𝑘
)
𝜕𝑘
𝜕𝑥𝑗
] + 𝜌℘ − 𝜌𝜀 + 𝑆𝑘 (29) 
𝜕(𝜌𝜀)
𝜕𝑡
+
𝜕(𝜌𝜀𝑈𝑖)
𝜕𝑥𝑗
=
𝜕
𝜕𝑥𝑗
[(𝜇 +
𝜇𝑡
𝜎𝜀
)
𝜕𝜀
𝜕𝑥𝑗
] + 𝐶𝜀1
𝜀
𝑘
𝜌℘ − 𝐶𝜀2𝜌
𝜀2
𝑘
+ 𝑆𝜀 (30) 
trong đó:𝐶𝜀1, 𝐶𝜀2là các hệ số của phương trình,℘biểu diễn sự tạo năng lượng rối (production of 
turbulent kinetic energy), đại lượng này được xác định như sau: 
 ℘ = −𝑢𝑖
′𝑢𝑗
′̅̅ ̅̅ ̅̅ 𝜕𝑈𝑖
𝜕𝑥𝑖
=
1
2
𝜇𝑡
𝜌
(
𝜕𝑈𝑖
𝜕𝑥𝑗
+
𝜕𝑈𝑗
𝜕𝑥𝑖
)
2
 (31) 
Độ nhớt động lực học được xác định theo biểu thức: 
𝜇𝑡 = 𝜌𝐶𝜇
𝑘2
𝜀
 (32) 
53 
trong biểu thức (29) và (30), đại lượng 𝑆𝑘, 𝑆𝜀 là các tham số biến đổi phụ thuộc từng mô hình. Đối 
với mô hình k-ε Standard, các hệ số của mô hình được biểu diễn trong bảng 1 [4]. 
Bảng 1. Hệ số của mô hìnhk - ε Standard 
Cε1 Cε2 Cμ σk σε 
1,44 1,92 0,09 1,00 1,30 
Để kiểm chứng độ tin cậy của mô hình và 
các kết quả tính toán, tác giả đã sử dụng các số 
liệu đo thực nghiệm về sự biến đổi vận tốc 
(velocity) của dòng chảy và cường độ rối 
(turbulent intensity) đằng sau một Turbine trong 
các công trình khoa học của tác giả Harrison et 
al. (2010) [3] và Myers and Bahaj, (2010) [6]. 
Thí nghiệm này được mô tả như sau: Trong một 
kênh dẫn đầy nước, có kích thước 
21x1,36x0,3m, người ta tiến hành đặt một đĩa 
kim loại đục lỗ (tạo môi trường xốp) đường 
kính D=0,1m, chiều dày 1mm. Vị trí đặt đĩa 
cách đầu vào của kênh dẫn 20 lần đường kính 
đĩa (20D), vận tốc dòng chảy tại đầu vào của 
kênh là 0,3m/s, cường độ rối I=5%. Dòng chảy 
sau khi qua đĩa xốp sẽ bị biến đổi vận tốc, 
người ta tiến hành đo sự biến đổi này bằng 
phương pháp ADV (Acoustic Doppler 
Velocimetry), độ sai số của phép đo là 1%. Trên 
cơ sở các thông số của mô hình thí nghiệm, tác 
giả xây dựng mô hình số hoá để tiến hành mô 
phỏng. Do sự giới hạn về tốc độ xử lý của máy 
tính, đồng thời trong các phép đo thực nghiệm, 
kết quả đo chỉ dừng lại ở vị trí 20D đằng sau 
Turbine, nên trong mô hình số, chúng tôi chỉ sử 
dụng kênh dẫn có kích thước 5x1,36x0,3m 
(hình 2a), còn lại các thông số khác đều giống 
với thí nghiệm của nhóm tác giả kể trên. 
(a) (b) 
Hình 2. Miền tính toán (a) và lưới cấu trúc(b) trong mô phỏng số. 
Trong mô hình số, miền tính toán được bao 
phủ bởi một lưới cấu trúc ‘‘hexahedral’’ với 
16867840 phần tử, trong đó vùng biểu thị 
Turbine được làm mịn với mật độ cao, kích 
thước các phần tử lưới trong vùng này tương 
ứng với chiều dày của đĩa, tức là 1mm (hình 2b). 
Các điều kiện ban đầu của mô hình số như sau: 
Điều kiện đối xứng được áp dụng cho mặt trên 
và hai mặt bên của kênh dẫn, riêng bề mặt đáy 
của kênh được áp dụng điều kiện có độ nhám 
trong mô hình mô phỏng. Tại đầu vào của kênh 
dẫn, vận tốc của dòng chảy và cường độ rối 
được sử dụng dưới dạng profil dựa trên mối 
quan hệ thực nghiệm được rút ra trong nghiên 
cứu của Harrison et al. (2010) [3]: 
𝑈𝐼 = 2.5𝑈
∗𝑙𝑛 (
𝑧𝑈∗
𝜐
) + 𝐴 ; 𝑘 =
3
2
𝐼2𝑈2 ; 𝜀 = 𝐶𝜇
3/4 𝑘3/2
𝑙
 (33) 
trong đó: U* là sức cản vận tốc trong kênh 
U*=0,00787m/s, A là hằng số A=0,197, z là 
chiều cao kênh dẫn, 𝜐 là độ nhớt động học, U là 
vận tốc trung bình của dòng chảy, Cμ=0,09 và l 
là chiều dài đặc trưng của xoáy. Sau khi nhập 
các thông số đầu vào và các điều kiện biên cho 
mô hình, tác giả sử dụng mô hình k-ε Standard 
trong chương trình ANSYS FLUENT để tiến 
hành các tính toán mô phỏng, đồng thời tiến 
hành đối chiếu với các số liệu thực nghiệm để 
kiểm chứng mô hình. Kết quả mô phỏng cho 
thấy, profil đầu vào của vận tốc và cường độ rối 
trong mô phỏng số (Num) trùng khớp với các số 
liệu đo thực nghiệm (Exp) (hình 3). 
54 
Hình 3. Profile theo chiều thẳng đứng của vận tốc (trái) và cường độ rối (phải) 
tại đầu vào của kênh dẫn. 
Các kết quả về sự biến đổi vận tốc của dòng chảy và cường độ rối của môi trường khi có sự 
hiện diện của Turbine trong mô phỏng được thể hiện trên các hình số 4. Để tiện cho việc kiểm 
chứng độ tin cậy của mô hình, các kết quả này được so sánh trực tiếp trên cùng một biểu đồ 
với các số liệu thực nghiệm. 
Hình 4. Profil theo trục đứng của vận tốc (hình trên) và cường độ rối (hình dưới) đằng sau, 
dọc theo trục trung tâm của Turbine tại các khoảng cách: 
a) x=4D, b) x=7D, c) x=11D, d) x=15D, e) x=20D. 
Trên hình 4 biểu diễn profil theo trục đứng 
(trục z) của vận tốc và cường độ rối đằng sau, 
dọc theo trục trung tâm của Turbine (vị trí của 
Turbine được biểu thị tại x/D=0). Từ hình vẽ 
cho ta thấy, kết quả mô phỏng số (Num) gần 
trùng khớp với kết quả thực nghiệm (Exp) tại 5 
vị trí nghiên cứu (hình 4), nhất là từ khoảng 
cách x=7D tính từ vị trí của Turbine. Tại 
khoảng cách x<4D, có sự sai lệch tương đối 
giữa kết quả mô phỏng và thực nghiệm. 
Nguyên nhân của sự sai lệch này một phần là 
do trong quá trình tính toán và sử dụng mô 
hình, tác giả dùng mô hình mặc định của 
chương trình ANSYS FLUENT. Hơn nữa, 
trong các nghiên cứu của tác giả Harrison et al. 
(2010) [3] chỉ ra rằng, trong phương pháp ‘‘đĩa 
truyền động’’ luôn tồn tại một sai số nhất định 
khi mô phỏng trường vận tốc tại khu vực ngay 
sát phía sau Turbine. Dọc theo trục trung tâm 
của Turbine (z/D=1.5), sai số tương đối lớn 
nhất giữa kết quả mô phỏng số và thực nghiệm 
đối với vận tốc và cường độ rối tương ứng là 
19% và 14% tại x=4D (hình 4a1 và 4a2). 
5. Kết luận 
Dựa trên các kết quả nghiên cứu thu được, 
ta nhận thấy rằng việc sử dụng mô hình k-ε 
Standard cho kết quả rất tốt và đáng tin cậy khi 
mô phỏng trường vận tốc và cường độ rối đằng 
55 
sau Turbine. Đặc biệt, mô hình này cho kết quả 
chính xác trường vận tốc và cường độ rối tính 
từ vị trí x=7D đằng sau của Turbine. Điều này 
có ý nghĩa đặc biệt quan trọng khi chúng ta cần 
mô phỏng nhiều Turbine đặt liên tiếp theo 
hướng của dòng chảy. Đối với khu vực tính từ 
khoảng cách x≤4D đằng sau Turbine, ta thấy 
có sự hạn chế tương đối trong kết quả, thể hiện 
qua các giá trị sai số tương đối giữa mô phỏng 
và thực nghiệm. Mặc dù vậy, như đã phân tích 
ở trên về sự hạn chế của phương pháp ‘‘đĩa 
truyền động’’, sự sai lệch này là không thể 
tránh khỏi. Tuy nhiên, ở một khía cạnh khác, 
sai số tương đối trong khu vực này có thể điều 
chỉnh theo hướng giảm xuống nhiều hơn nữa 
thông qua việc sử dụng các thuật toán khác 
nhau trong các mô hình mô phỏng, vấn đề này 
sẽ được thực hiện trong một nghiên cứu khác. 
TÀI LIỆU THAM KHẢO 
[1]. Betz A, 1926. Windenergie und 
ihreAusnutzung urchWindmühlen,Vandenhoek 
und Rupprecht. 
[2]. Castellani F and Vignaroli F. An 
application of the actuator disc model for wind 
turbine wakes calculations, Applied Energy, 
Vol 101, 2013, pp 432–440. 
[3]. Harrison M.E., Batten W.M.J., Myers 
L.E., Bahaj A.S. Comparison between CFD 
simulation and experiments for predicting the 
far wake of horizontal axis tidal turbines, IET 
Renew, Power Gener, Vol 4, ISS 6, 2010, pp 
613-627. 
[4]. Launder B.E and Spalding D.B. The 
numerical computation of turbulent flow, 
Comput Methods Appl Mech Eng, Vol 3, 
1974, pp 269-289. 
[5]. Mulugeta Biadgo A., Simonovic A., 
Komarov D., Stupar S. Numerical and 
Analytical Investigation of Vertical Axis Wind 
Turbine, FME Transactions, 2013, pp 49-58. 
[6]. Myers L.E and Bahaj A.S. Experiment 
analysis of the flow field around horizontal 
axis tidal turbines by use of scale mesh disk 
rotor simulators, Ocean Engineering, Vol 37, 
2010, pp 218-227. 
[7]. Myers L.E and Bahaj A.S. Near wake 
properties of horizontal axis marine current 
turbines. Proceedings of the 8th European 
Wave and Tidal Energy Conference, Uppsala, 
Sweden, 2009. 
[8]. Taylor GI, 1963. The scientific papers of 
Sir Geoffrey Ingram Taylor, ed. G.K. 
Batchelor,Cambridge University Press. 
ABSTRACT 
Modelling the flow behind a turbine generator using ANSYS FLUENT 
Nguyen Van Thinh, Nguyen Van Giap, Trieu Hung Truong, 
Hanoi University of Mining and Geology 
Recent years, in order to solve serious problems of intemperately dwindling well known 
fossil energy resources as coal, petroleum etc,.. and to reduce environmental impacts, the pursuit of 
alternative sources of energy are highly concerned all over the world, especially clean and 
renewable energy. Among these, the exploitation of wind and coastal currents energy to generate 
electricity is of particular concern. This can be attributed by the needs for the creation of technology 
and construction of equipment to transform those sources of energy into fresh and useful power for 
daily life activities of mankind. As an effective and reliable medium to support experimental 
researches for scientists and researchers, numerical simulation has never lost its attraction. In this 
paper, we introduce a methodology to investigate the flow behind a turbine generator by using the 
Standard k-ε model in ANSYS FLUENT. Results extracted from the research have shown a 
tremendously accurate model which adapts itself greatly in simulating the flow at the downstream 
of the turbine, particularly in the case of multiple turbines allocated in the region of interest.