Усан цэнэгт усан цахилгаан станц /Pumped storage hydro power plant/

Энерги хадгалах усан цахилгаан станцын тухай-ЭХУС

Эрчим хүчний ач холбогдол

Окинава Яанбару Орчин үеийн эко далайн станцын загвар Цэвэр ус, эрчим хүч

Эрчим хүчний системийн тухай товч бөгөөд тодорхой ойлголтоор усан цэнэгт усан цахилгаан станцын /Цаашид Энерги хадгалах усан станц буюу ЭХУС гэе/ талаар тайлбарлая. Хангах систем бүр ижилхэн бүтэцтэй. Ус хангамжийн систем эсвэл услалтын систем, одоо авч үзэх гэж байгаа эрчим хүчний систем, эсвэл машины түлшний систем, ялгаагүй ээ, компанийн борлуулалтын систем гэх мэт бүгд ижилхэн эх үүсвэр, түгээх сүлжээ, хэрэглэгч гэсэн бүтэцтэй. Эх үүсвэр болон хэрэглэгч хоёрын зан ааш таарч байж энэ систем тогтвортой, найдвартай болж эхэлнэ. Үгүй бол үр ашиггүй улмаар дампуурах замруу шилжинэ. Ааш зан таарахгүй бол голд нь гүүр бологч, аль аль талын гар харагч түгээх сүлжээ хэцүү байдалд орно. Томоохон хангамжийн системүүдэд энэ хоёр гол тоглогчидийн зан ааш ихээхэн зөрөөтэй байх боловч хэрэглэгч "хаан" учир түүнд тохируулан эх үүсвэр ажиллах шаардлага гардаг. Эрчим хүчний системийг авч үзвэл зарим эх үүсвэрүүд хааны хүслийг хангахуйц уян хатан ажиллаж чаддаггүй боловч орлуулашгүй давуу талуудтай байдаг. Усан цахилгаан станц бол хамгийн дуулгавартай эх үүсвэр бөгөөд хоромын дотор хэрэглэгчийн шаардлагаар ажиллах боломжтой байдаг. Гэхдээ хязгаарлалт болохуйц хүчин зүйл нь усны эх үүсвэр юм. Үүнийг урсац тохируулга гэдэг ажилбараар гүйцэтгэх ба уг өгөгдөл нь хэрэглэгчийн хэрэглэх ачааллал байдаг.

Навьер-Стокесийн тэгшитгэлийг ойролцоолох, түүнийг кодлох тухай /coding NSEq and Convection Diffusion equation with Fortran/

Төгсгөлөг ялгавар дээр суурилсан даралтын аргаар НС тэгшитгэл болон Конвекци-Тархалтын тэгшигэлийг шийдэх Фортран кодын хэсэг. Урсгалын бусад параметрүүдийг тодорхойлох: Ёроолыг шүргэх хүчдэл, хуйлралт, эсэргүүцлийн коэф CD, Энерги гэх мэт

Тооцон бодох кодын боловсруулалт

Төгсгөлөг ялгаварын аргын боловсруулалт

Хагшаас ба давсны тархалтын жишээ болгон давсны шаантагтай голын адгийн хоёр хэмжээст хүрээг авч үзье. Бодлогийн хүрээг дараах зургаар харуулав.

Figure 4. Бодлогийн геометр ба хүрээ

Бодлогийн хүрээ нь хязгаарын нөхцлийн хүрээн дотор байдаг нь загварчлагчийн нэг төрлийн арга юм. Учир нь ашиглаж буй хязгаарын нөхцөл ихэвчлэн дифференциалчлагдахгүй байхаар өгөгдөх учир энэ нөхцлийн нөлөөллийг бодлогийн хүрээнээс хол байлгах үүднээс хязгаарын нөхцлийг гадуур нь авдаг байж болох юм. Ихэвчлэн тусгаарлах хязгаарын нөхцлийг (insulated boundary condition-Robin b.c) гаралтын хэсэгт хэрэглэх ба бодисын концентраци болон дулааны тоо хэмжээний градиент хязгаар дээр оршихгүй гэж үзнэ.

Үл шахагдах шингэний динамик дахь үндсэн тэгшитгэлийн тавилт /In-compressible flow governing equation with steady state convection diffusion equation/

Үл шахагдах шингэний динамик дахь Навьер-Стокес ба конвекци тархалтын тэгшитгэл, түүнийг хэрэглээ болох “Голын адаг дахь хагшаас болон давсны шаантагын харилцан үйлчлэл”ийн жишээн дээрх математик дүрслэл

Далайруу голын цутгах хэсгийг буюу голын төгсгөл хэсгийг голын адаг (estuary) гэж нэрлэнэ. Хагшаасны зөөгдөл элбэгтэй голын хувьд уг адаг хэсэгт голын ёроолын морфологийн онцлог хэлбэршилт бий болдог. Үүний шалтгаан нь далайн давстай усны нягтын түрлэгийн (densitycurrent) үзэгдэл болох давсны шаантаг (salt wedge) юм. Нягтаар хүнд давстай усны доогуур шургаж урсгалын эсрэг чиглэлд урсах ба нягтын тархалтын хэлбэр, түүний ерөнхий хөдөлгөөн нь мод материалыг зорох шаантаг лугаа ижил голын адаг орчмын ёроолын хэлбэрийг сөргүүлэн хэлбэршүүлдэг байна. Голын умбуур ба ёроолын хагшаас урсан далайд орж ирэхдээ уг шаантагны пронттой тулж улмаар босоо хөдөлгөөн нь идэвхижэн буцах хандлагатай болдог байна. Адаг орчмын далайн ихэнх боомтуудад умбуур ба ёроолын хагшаас, эсрэг урсгалтай давсны шаантаг нарын харилцан үйлчэлээр ёроолын хүйлс, атираашилт үүсэх нөхцөл бий болдог. Голын хагшаас, ууссан бодисын тээвэрлэлт, зөөгдөлт, далайн давсны тархалт, хагшаасны босолт гэх комплекс үэгдлийн математик загвар нь дараах байдлаар илэрхийлэгдэнэ.

Дээрх тэгшитгэл нь урсгал тасралтгүйн, Навьер-стокесийн, Конвекци-тархалтын тэгшитгэлүүд бөгөөд үүнд u_i, g, ro_w, ro’, delta, p, nu, D, c, u₁, u₂, w_s нар нь хурдны бүрдүүлэгч, хүндийн хүчний хурдатгал, жишиг нягт, харьцангуй нягт, дирак делта, даралт, зунгааралт, тархалтын коэффициент, концентраци, хэвтээ ба босоо хурднууд, тунах хурд, x_m, u_m, u₁, u₂, x₂, i=1, 2 зэрэг нь орон зайн дагавар тэмдэглэгээ, хурдны векторын дагавар тэмдэглэгээ, хэвтээ хурд, босоо хурд, босоо тэнхлэг, хэмжээсийн индекс зэрэг болно. Дээрх тэгшитгэлүүдийн математик дүрслэлийг хийж зарим гаргалгааг тодорхойлъё. 

Сүвэрхэг орчны урсгал /Porous media flow/

Латтис Больцманы аргын хэрэглээнээс

Латтис гэдэг нь сүлжээ гэсэн утгатай үг бөгөөд торноос ялгаатай нь өөрийн гэсэн чиглэлийг агуулж байдагт юм. Зарим нэг нарийн шинжлэх ухааны арга, аргачлал, нөхцлийн нэрийг шууд гаралаар нь нэрлэх ач холбогдолтой байдаг учир одоогоор Сүлжээний Больцманы арга /миний санаа/ гэж тогтож байна. Эл аргыг миний мэдэхээр ШУТИС-ийн Проф Л.Хэнмэдэх багш анх судалж эхэлсэн бөгөөд надад өгсөн зөвөлгөөндөө "торын больцманы арга" гэж дурьдсан байсан юм. Больцманы тэгшитгэлийг сүлжээн дээр бодож макро орчны шинж чанаруудыг мезо орчны түгэлтийн нягтын моментуудаар илэрхийлэх арга хэмээн энэхүү аргыг тодорхойлж болно. Больцманы тэгшитгэл гэж нэрлэгдэх хос бөөмийн мөргөлдөөнийг илэрхийлсэн тэгшитгэл нь Чапмэн-Энскогийн задаргаагаар шингэний чухал тэгшитгэлүүдийг сэргээж чадах учир энэхүү арга нь шингэний динамикийн бодлогуудыг тооцон бодох боломжтой гэж үнэлэгдэж байна. Нарийн онолыг Википедиагаас авна уу! ЛБА-аар хэд хэдэн төрлийн бодлогуудыг бодсон ба эдгээрийг 1Х, 2Х-Конвекци, 3Х тус бүрээр нь сонирхож болно. Энэхүү нийтлэлд зарим нэг хэрэглээ ялангуяа шүүрэлтийн тухай өгүүлнэ.

Цурих Их сургуулийн Гидравлик, Гидрологи, Гласиологи /мөстөл/ судлалын лаборатори тооцон бодох шингэний динамик, усны барилга, инженерийн гидравликийн чиглэлд чамгүй шинэлэг судалгаануудыг гүйцэтгэж байна.

Изотерм бус үл шахагдах шингэний урсгалыг ЛБА-аар загварчлах /Heated channel laminar flow with LBM/

Изотерм бус үл шахагдах шингэний урсгалыг загварчлах

Томъёоллоороо бол изо гэдэг нь ижил гэсэн утгыг илэрхийлэх ба изотерм гэдэг нь бодлогод авч үзэж буй материалд агуулагдах дулааны тоо хэмжээнд өөрчлөлт орохгүй гэдэг нөхцлийг илтгэнэ. Өөрөөр хэлбэл бодлогийн туршид температур тогтмол байх эсхүл температуртай холбоотой хэсгийг бодлогод тооцохгүй үлдээнэ гэсэн үг юм. Харин изотерм бус гэдэг нь шингэний урсгалтай хамт дулааны тоо хэмжээнд өөрчлөлт орох урсгалыг хэлнэ. Дулааны өөрчлөлт урсгалын бусад физик хэмжигдэхүүнд нөлөөлнө. Үүний нэг жишээ болгон гэрлийн чийдэн доторх аргонд дулаан хэрхэн дамжих процессыг харъя. Гэрлийн ламфан дотор вольфрамын утас цахилгаан гүйдэлийн улмаар гэрэлтэж Жоулын нэгдүгээр хуулиар дулаан ялгаруулах ба уг дулаан аргонд шингэж гэрлийн чийдэн тодорхи аргоны урсгалыг бий болгоно.

Figure 1. Гэрлийн шилэн доторхи температурын орон 

Орчлон ертөнцийн ус ба усны нас /Water in Universe and ages of water/

Орчлон ертөнцийн ус ба усны нас

Зураг: Ус нарнаас ахмад. Эх үүсвэр: http://blogs.discovermagazine.com

Дэлхий бөөрөнхий (шинжлэх ухаанаар тогтоосон хэлбэр нь геод) гэдгийг хүн бүр л мэднэ. Хэлбэрийн талаар дуусгахаас өмнө орчлон ертөнцийн усны үүслийн тухай авч үзье. Хэдэн тэрбум жилийн (ойролцоогоор 13.8 тэрбум жил) өмнө ертөнц хязгааргүй их жинтэй, хэт халуун, хязгааргүй бага эзлэхүүнтэй матери (асар жинтэй үрэлтэй зүйрлэж болно) байсан агаад тэсэрсэнээр орчлонгийн өнөөгийн үүсэл гаралын эрин эхэлсэн гэдгийг шинжлэх ухаанчид тайлбарлаж байна. Мөн орчлон ертөнцийн мөхөл (төгсгөл) энэ л хязгааргүй бага эзлэхүүнтэй, хэт халуун бас хэт их жинтэй матери гэж таамаглаж байна. Үүний дараа дахин дэлбэрч өөр хэлбэрийн орчлон ертөнц үргэлжлэх буй. Хэт халууны улмаас уг цул матери тэсрэх үзэгдлийг их тэсрэлт гэж нэрлэх ба ихэнх гариг, одууд тэсэрч цацагдсан материйн бөөгнөрөлөөс (татах хүчний улмаас) үүсэж одоогийн байрлалд ирээд байгаа билээ. Нэг цэгээс тэсэрсэн учир тэлж байгаа нь ойлгомжтой (бусад галактик биднээс холдож байгаа) ба төв цэгийг хаана гэдгийг хязгааргүй орчлон ертөнцөд заах аргагүй (хазгааргүй орчинд аль ч цэг төв цэг байж чадна).