Численное моделирование течения вязкого газа в решетках осевых турбомашин: методика и результаты применения современных программных средств

• Автор: Галаев, Сергей Александрович
• Шифр специальности: 05.04.12
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 166 с. : ил.

Основные обозначения

Глава 1. Состояние вопроса, задачи и метод исследования

1.1. Состояние вопроса

1.2. Задачи исследования

1.3. Гидродинамические пакеты

Глава 2. Двумерное дозвуковое течение в турбинных решетках

2.1. Се точное влияние

2.2. Выбор модели турбулентности

2.3. Влияние числа Рейнольдса

и начальной степени турбулентности

2.4. Влияние угла атаки

2.5. Способы профилирования лопаток
Глава 3. Двумерное трансзвуковое течение в решетках турбомашин
3.1. Расчет скачков уплотнения
3.2. Трансзвуковые турбинные решетки
3.3. Трансзвуковая компрессорная решетка
Глава 4. Прямые трехмерные решетки
4.1. Турбинная решетка
4.2. Компрессорная решетка
Глава 5. Численное моделирование характеристик плоских трансзвуковых
высокореактивных турбинных решеток
5.1. Геометрия решеток и режимы обтекания
5.2. Методические расчеты
5.3. Результаты параметрических расчетов
Заключение
Литература

Основные обозначения
'а - скорость звука, м/с;
Ь - хорда профиля, м;
Ьх - ширина решетки, м;
С/= т.ДрГ2) - коэффициент трения;
Су г Fj§j - конвективный член уравнения сохранения величины ф;
Ср, I= (Р‘ 1 — АУ(Р/1 “РО ~ коэффициент полного давления;
—> —►
С = (pur^S)J. - поток массы через грань у, кг/с;

/ - вектор консервативных переменных;
С - массовый расход, кг/с; к - высота лопатки, м;
1 = Р1 раем - р! - угол атаки, °; к — кинетическая энергия турбулентности, (м/с)2;
Ь - длина лопатки, м;
I - координата по высоте лопатки, м;
М - погонный крутящий момент относительно радиальной оси, проходящей через центр масс профиля, Н; р - давление, Па;
quиqz- погонные составляющие действующей на профиль силы, Н/м;
Б - относительная криволинейная координата вдоль обводов профиля;
С - поверхностный вектор (вектор площади грани), м2;
- грань расчетной ячейки, м ;
- источниковый член уравнения сохранения величины ф;
Т - температура, К;
г - время, с;
/ - шаг решетки, м;
Ти - степень турбулентности, %;
и, 2 - окружная и осевая координаты в решетке, м; и' — пульсация скорости, м/с; щ - компонента скорости в направлении х„ м/с;
V- скорость потока, м/с;
х, у, г — декартовы координаты, м (для исследуемых решеток ось абсцисс совпадает с осевым направлением решетки, ось ординат - с окружным направлением, ось аппликат - с координатой по высоте лопатки);
X, - декартова координата (/ = 1, 2, 3), м;
у+ = Ухс1/у - безразмерная “координата стенки” (здесь с! - расстояние от первого пристенного узла до твердой границы, м, Ух = /р — динамическая скорость, м/с);
Р - поточный угол, °;
Ргеом - геометрический угол, °;
Руст - угол установки профиля, °;
Гф - коэффициент диффузии в уравнении сохранения величины ф; у - меридиональный угол, °;
в - скорость диссипации энергии турбулентности, м2/с3;

С, = 1 - ф - коэффициент потерь кинетической энергии (здесь ф - отношение средней скорости потока за решеткой к изоэнтропийной скорости);
X = У/акр - безразмерная скорость (окр - критическая скорость звука, м/с); ц - динамическая молекулярная вязкость, Па-с; ц, - турбулентная вязкость, Па-с;
V - кинематическая вязкость, м2/с;
Vтурб = У.|>рб ум01 - относительная турбулентная вязкость; р - плотность, кг/м3;
<з=р12/р( - коэффициент давления торможения; тк - напряжение трения на стенке, Па;

висимость и была получена для обтекания решетки профилей I на режимах малых чисел Яе (рис. 2.17).
Число Рейнольдса Кех 10‘5
Рис. 2.16. Зависимость коэффициента потерь в решетке I от числа Рейнольдса
Нормированная координата Б
Рис. 2.17. Распределение приведенного коэффициента трения в решетке I при низких значениях числа Рейнольдса
Незначительные различия приведенных коэффициентов трения Су Яе для разных чисел Яе объясняются обратным влиянием пограничного