ТЕХНИЧЕСКАЯ МЕХАНИКА
ISSN 1561-9184 (печатная версия), ISSN 2616-6380 (електронная версия)

ГЛАВНАЯ    ПРО ЖУРНАЛ    РЕДКОЛЛЕГИЯ    АВТОРАМ    ТЕКУЩИЙ ВЫПУСК    АРХИВ    КОНТАКТЫ

УДК 533.697:621.51

Техническая механика, 2014, 3, 15 - 22

ЧИСЛЕННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ТРАНСЗВУКОВОГО ТУРБУЛЕНТНОГО ТЕЧЕНИЯ В РАБОЧЕМ КОЛЕСЕ ОСЕВОГО КОМПРЕССОРА

Мелашич С. В., Кваша Ю. А.

      Данная работа посвящена численному моделированию трансзвукового турбулентного течения в рабочем колесе осевого компрессора Rotor 67 с применением открытого программного кода OpenFOAM. Рассмотрен вопрос выбора модели турбулентности при численном моделировании трансзвуковых течений. Выполнено сравнительное тестирование моделей турбулентности Спаларта–Аллмараса, стандартной k – ? модели и SST модели Ментера на задаче о моделировании течения в трансзвуковом диффузоре. По результатам исследований предпочтение отдано модели турбулентности Спаларта–Аллмараса. Выполнено численное моделирование течения в плоской диффузорной решетке профилей. Использована многоблочная расчетная сетка О-типа. Полученные в результате зависимости аэродинамических характеристик от скорости потока на входе в решетку удовлетворительно согласуются с экспериментальными данными. Показано, что точность аппроксимации передней и задней кромок профиля не влияет на точность расчета аэродинамических характеристик решетки. Выполнено численное моделирование трехмерного трансзву-кового турбулентного течения в рабочем колесе Rotor 67. Геометрическая модель реализована без зазора между лопатками и поверхностью периферии. Для аппроксимации расчетной области использована многоблочная расчетная сетка H-типа. Полученная в результате зависимость степени повышения полного давления от массового расхода газа в рабочем колесе согласуется с экспериментальными данными, а так-же расчетами других авторов. Полученные результаты подтверждают возможность применения открытого кода OpenFOAM к решению задач, связанных с численным моделированием течений в лопаточных венцах осевых компрессоров.

Лопаточный венец, ротор осевого компрессора, рабочее колесо, rotor 67, openfoam,численное моделирование, уравнения навье-стокса, турбулентность.

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. А.

Copyright © 2014-2018 Техническая механика