Труды 4-й РНКТ (2006). Том 8. Молодёжная секция

М.А. Плохов
ЧИСЛЕННОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ТРЕХМЕРНОГО ТУРБУЛЕНТНОГО ТЕЧЕНИЯ В ГАЗОСБОРНИКЕ ТУРБОМАШИНЫ

Московский государственный индустриальный университет, Россия

Аннотация

Исследуется сжимаемое пространственное турбулентное течение в газосборнике. На основе численного решения системы уравнений Рейнольдса и уравнения энергии, замыкаемой уравнениями стандартной «k - ε» модели турбулентности, а также начальными и граничными условиями, получены распределения статической температуры и скорости на поверхности и в некоторых характерных сечениях газосборника. Установлено местоположение высокотемпературных «пятен» на стенках газосборника. Представлены результаты расчетов для двух вариантов стандартной «k - ε» модели: линейной и квадратичной. Численные расчеты проводились с помощью универсального пакета инженерного анализа STARCD. Для численного расчета по чертежам моделируется разностная сетка немногим более ста тысяч ячеек. Резуль- таты исследования используются для определения требований к пассивной и активной теплозащите турбомашины.

Заключение

Рассмотрено сжимаемое турбулентное течение воздуха в газосборнике турбомашины. Модель исследуемого объекта строилась по специальным инженерным чертежам. Исследован случай, когда на входы в газосборник подаются газовые потоки с 95 горячими ядрами, которые моделируются как урезанный сектор круга. Численный расчет проводился с использованием двух моделей турбулентности: линейной «k - ε» модели и квадратичной «k - ε» модели. В обоих случаях расчет достиг требуемого критерия точности. Получены распределения температуры на стенках газосборника и в его выходном сечении, поля скорости внутри рассматриваемого канала и на выходе из него. Показано, что при использованных для численного расчета расположениях горячих ядер, а также данных начальных и граничных условиях турбулентного течения на стенке газосборника образуется горячее «пятно», которое охватывает примерно 5% площади стенок. Температура пятна составляет 1520 К. В области горячего «пятна» значение температуры превосходит среднюю температуру остальной поверхности исследуемого объекта примерно на 200 градусов. Сильная асимметрия поля температуры связана с тем, что ядра на входах расположены несимметрично. Полученная картина распределения скорости на выходе из газосборника демонстрирует области повышенной скорости в двух местах, где скорость достигает 881 м/с. Число Маха в этих зонах достигает М = 1.3. Таким образом, наблюдается образование двух сверхзвуковых областей. Зоны наиболее низкой температуры совпадают с зонами повышенной скорости. В наиболее удаленной от рукавов подачи зоне, находящейся на поверхности выходного сечения, наблюдается сильное падение скорости. Установлено, что скорость в этой зоне составляет 48.6 м/с.

Скачать/просмотреть текст доклада (в формате pdf)

Следующая страница: Рыжкова С.А., Комарова А.В., Свиридов В.Г., Разуванов Н.Г. Экспериментальное исследование развития теплообмена жидкого металла в горизонтальной трубе с неоднородным обогревом в поперечном магнитном поле