ТЕХНІЧНА МЕХАНІКА
ISSN 1561-9184 (друкована версія), ISSN 2616-6380 (електронна версія)

ГОЛОВНА    ПРО ЖУРНАЛ    РЕДКОЛЕГІЯ    АВТОРАМ    ПОТОЧНИЙ ВИПУСК    АРХІВ    КОНТАКТИ

УДК 533.697:621.51

Технічна механіка, 2014, 3, 15 - 22

Чисельне моделювання трансзвукової турбулентної течії в робочому колесі осьового компресора

Мелашич С. В., Кваша Ю. О.

      Дана робота присвячена числовому моделюванню трансзвукової турбулентної течії в робочому колесі осьового компресора Rotor 67 з використанням відкритого програмного коду OpenFOAM. Розглянуто питання вибору моделі турбулентності при числовому моделюванні трансзвукових течій. Виконано порівняльне тестування моделей турбулентності Спаларта–Аллмараса, стандартної k – ? моделі і SST моделі Ментера на задачі про моделювання течії в трансзвуковому дифузорі. За результатами досліджень перевагу віддано моделі турбулентності Спаларта–Аллмараса. Виконано числове моделювання течії у плоскій дифузорній решітці профілів. Використано багатоблочну розрахункову сітку О-типу. Отримані в результаті залежності аеродинамічних характеристик від швидкості потоку на вході у решітку задовільно узгоджуються з експериментальними даними. Показано, що точність аппроксимації передньої і задньої кромок профілю не впливає на точність розрахунку аеродинамічних характеристик решітки. Виконано числове моделювання тривимірної трансзвукової турбулентної течії в робочому колесі Rotor 67. Геометрична модель реалізована без зазору між лопатками і поверхнею периферії. Для апроксимації розрахункової області використано багатоблочну розрахункову сітка H-типу. Отримана в результаті залежність ступеня підвищення повного тиску від масової витрати газу в робочому колесі узгоджується з експериментальними даними, а також розрахунками інших авторів. Отримані результати свідчать про можливість застосування відкритого коду OpenFOAM до розв’язання задач, пов’язаних з числовим моделюванням течій у лопаткових вінцях осьових компресорів.

лопатковий вінець, ротор осьового компресора, робоче колесо, ROTOR 67, OPENFOAM, числове моделювання, рівняння Нав’є–Стокса, турбулентність

1. Иноземцев А. А. Газотурбинные двигатели / А. А. Иноземцев, В. Л. Сандрацкий. – Пермь : ОАО «Авиадвигатель», 2006. – 1202 с.

2. Numerical simulation of natural convection phenomena / S. F. Corzo, S. M. Damian, D. Ramajo, N. M. Nigro // Mecanica Computacional. – 2011. – Vol. 30. – P. 277 – 296.

3. Lin Gao. Numerical Simulation of Turbulent Flow past Airfoils on OpenFOAM / Lin Gao, Jinglei Xu, Ge Gao // Procedia Engineering. – 2012. – Vol. 31. – P. 756 – 761.

4. Numerical Simulation of the Dynamic Stall of a NACA 0012 Airfoil Using DES and Advanced OES/URANS Modelling / G. Martinat, Y. Hoarau, M. Braza, J. Vos, G. Harran // Adv. in Hybrid RANS-LES Modelling. – 2008. – NNFM 97. – P. 271 – 278.

5. Numerical Flow Simulation of Centrifugal Pump in ANSYS and OpenFOAM / M. A. Habib, S. B. Barve, S. P. Shisode, S. U. Shinde // Іnternational Journal of Current Engineering and Technology. – 2014. – Special Issue 3. – P. 98 – 102.

6. Launder B. E. The Numerical Computation of Turbulent Flows / B. E. Launder, D. B. Spalding // Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering. – 1974. – Vol. 3. – P. 269 – 289.

7. Spalart P. R. A one-equation turbulence model for aerodynamic flow / P. R. Spalart, S. R. Allmaras // AIAA Paper. – 1992. – Vol. 12, No 1. – P. 439 – 478.

8. Menter F. R. Two-equation eddy viscosity turbulence models for engineering applications / F. R. Menter // AIAA Journal. – 1994. – Vol. 32, N 8. – P. 1598 – 1605.

9. Богар Т. Дж. Экспериментальное исследование параметров течения и характерных частот возмущений в сверхзвуковых диффузорах / Т. Дж. Богар, М. Сейбен, Дж. К. Кроутил // Аэрокосмическая техника. – 1984. – Т. 2, № 5. – С. 3 – 14.

10. Бунимович А. И. Аэродинамические характеристики плоских компрессорных решеток при большой дозвуковой скорости / А. И. Бунимович, А. А. Святогоров // Лопаточ. машины и струйн. аппараты. – М. : Машиностроение, 1967. – Вып. 2. – 97 с.

11. Кваша Ю. А. Численное моделирование плоского турбулентного течения газа в компрессорных решёт-ках / Ю. А. Кваша, С. В. Мелашич // Техническая механика. – 2007. – №2. – С. 67 – 73.

12. Laser Anemometer Measurements in a Transonic Axial-Flow Fan Rotor / A. J. Strazisar, J. R. Wood, M. D. Hathaway, K. L. Suder // NASA Technical Paper. – 1989. – N 2879. – 220 p.

13. OpenFoam User Guide [електронний ресурс]. – OpenFOAM Foundation. – Режим доступу: http://www.openfoam.org/docs/user/

14. Reis A. J. F. Validation of NASA Rotor 67 with OpenFOAM's Transonic Density-Based solver / A. J. F. Reis // Dissertacao para obtencao do Grau de Mestre em Engenharia Mecanica. – Faculdade de Ciencias e Tecnolo-gia e a Universidade Nova de Lisboa : 2013. – 141 p.

Copyright (©) 2014 Мелашич С. В., Кваша Ю. О.

Copyright © 2014-2018 Технічна механіка