Влияние сеточного разрешения на результаты расчета трехмерных течений в проточных частях турбомашин при использовании RANS моделей
Ключевые слова:
решетки турбомашин, CFD моделирование, вязкий поток, сеточное разрешение, скачки уплотнения, следы, отрывы, потериАннотация
Рассматривается вопрос влияния степени измельчения разностной сетки на результаты расчета трехмерных течений вязкого газа в проточных частях турбомашин при использовании моделей течения RANS и численных методов второго порядка. Выполнены расчеты течений для ряда турбинных и компрессорных решеток на последовательно измельчающихся сетках. Рассматривались сетки типа H с приближенной ортогонализацией ячеек в пограничном слое. Расчеты проводились с помощью CFD решателя F с использованием неявной ENO схемы второго порядка, локального шага по времени, упрощенного многосеточного алгоритма. При расчете течения на мелких сетках применялись: средства ускорения сходимости, реализованные в решателе; усечение расчетной области с последующим распространением результатов на основе свойства симметрии; разбиение расчетной области на части и распараллеливание вычислений. Проведено сопоставление полученных результатов как по качественному разрешению сложной структуры трансзвуковых потоков, так и по количественной оценке потерь. Сделан вывод, что для научных исследований трехмерных течений имеет смысл использовать разностные сетки с количеством от 1 до 100 млн ячеек в одном межлопаточном канале, в то время как для инженерных расчетов при выполнении некоторых условий достаточно сетки с количеством менее 1 млн ячеек в одном межлопаточном канале.
Библиографические ссылки
Hirsch, C. (2007). Numerical Computation of Internal and External Flows: The Fundamentals of Computational Fluid Dynamics, 2nd Edition. – Elsevier, Butterworth-Heinemann. 680 p.
ERCOFTAC – European research Community on Flow, Turbulence and Combustion [Electronic resource] – Access mode: http://www.ercoftac.org. – October 5, 2015. 5.10.2015
CFD Online [Electronic resource] – Access mode: http://www.cfd-online.com. – October 5, 2015.
Menter, F.R. (1994). Two-Equation Eddy-Viscosity Turbulence Models for Engineering Applications. AIAA J. 32(8): 1598–1605.
Sergiy Yershov. CFD of Turbomachinery. Free CFD software [Electronic resource] – Access mode: http://sergiyyershov.com. – October 5, 2015.
Yershov, S. V. (2012). Development of application package for computation of three-dimensional viscous gas flows. Aerospace technic and technology 5(92): 89–94.
Gryzun, M. N., Yershov, S. V. (2013). Numerical simulation of multi-dimensional compressible flows using Newton method. Power and Heat Engineering Processes and Equipment. Bulletin of National Technical University «KhPI» 13: 38–46.
Cicatelli, G., Sieverding, C. H. (1997). The effect of vortex shedding on the unsteady pressure distribution around the trailing edge of a turbine blade . J. Turbomachinery 4(119): 810‑819.
Granovskiy, A. V. (2011) Development of methods for increasing gasdynamical efficiency of high-loaded stages of cooling gas turbines. Thesis Dr.Sc.: 1‑217.
TFAST Project – Transition Location Effect on Shock Wave Boundary Layer Interaction [Electronic resource] – Access mode: http://tfast.eu. – October 5, 2015.
Papazov, S. V., Yakovlev, V. A., Yershov, S. V. (2014). Numerical simulation of flow through compressor cascade in a wide range of flow conditions. J. Mechanical Engineering 4(17): 3–9.
Yershov, S. V., Yakovlev, V. A. (2012). Aerodynamic optimization of turbine blading: approaches, techniques, results. J. Mechanical Engineering 2(15): 3–13.
Загрузки
Опубликован
Выпуск
Раздел
Лицензия
Copyright (c) 2015 С. В. Ершов, В. А. Яковлев
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution-NoDerivatives» («Атрибуция — Без производных произведений») 4.0 Всемирная.
Авторы, публикующиеся в этом журнале, соглашаются со следующими условиями:
- Авторы оставляют за собой право на авторство своей работы и передают журналу право первой публикации этой работы на условиях лицензионного договора (соглашения).
- Авторы имеют право заключать самостоятельно дополнительные договора (соглашения) о неэксклюзивном распространении работы в том виде, в котором она была опубликована этим журналом (например, размещать работу в электронном хранилище учреждения или публиковать в составе монографии), при условии сохранения ссылки на первую публикацию работы в этом журнале.
- Политика журнала позволяет размещение авторами в сети Интернет (например, в хранилищах учреждения или на персональных веб-сайтах) рукописи работы, как до подачи этой рукописи в редакцию, так и во время ее редакционной обработки, поскольку это способствует возникновению продуктивной научной дискуссии и позитивно отражается на оперативности и динамике цитирования опубликованной работы (см. The Effect of Open Access).
