Численное моделирование течения вязкого газа в осевых вентиляторах с лопатками обратной стреловидности : методика, результаты и практические рекомендации

• Автор: Ву Мань Хиеу
• Шифр специальности: 05.07.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 156 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ОГЛАВЛЕНИЕ
ОСНОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ
ВВЕДЕНИЕ
Глава 1 ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ И АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ ВОПРОСА
Глава 2 ОСНОВНЫЕ УРАВНЕНИЯ И МЕТОД ИССЛЕДОВАНИЯ
2.1. Уравнения турбулентного движения вязкого газа
2.2. Используемые модели турбулентности
2.3. Метод решения и разностные схемы
Глава 3. ПРОВЕРКА ДОСТОВЕРНОСТИ МЕТОДА ИССЛЕДОВАНИЯ
3.1. Геометрические параметры вентилятора и способ построения профильных лопаток
3.2. Экспериментальный стенд и методика испытаний вентиляторов
3.3. Расчетная область и граничные условия
3.4. Выбор модели турбулентности
3.5. Исследование сеточной сходимости
3.6. Расчет характеристик вентилятора ЦАГИ ОВ-
Выводы по главе
Глава 4. МОДЕЛИРОВАНИЕ ТЕЧЕНИЯ В ОСЕВЫХ ВЕНТИЛЯТОРАХ С ЛОПАТКАМИ ОБРАТНОЙ СТРЕЛОВИДНОСТИ
4.1. Схема построения лопатки обратной стреловидности
4.2. Первый тип
4.2.1. Геометрические параметры вентилятора Н-
4.2.2. Расчетная область
4.2.3. Результаты расчета
4.2.4. Сравнение характеристик вентилятора Н-1 с вентилятором ОВ-23.

4.2.5. Влияние частоты вращения на характеристики вентилятора
4.3. Второй тип
4.3.1. Геометрические параметры вентилятора Н-
4.3.2. Расчетная область
4.3.3. Результаты расчета
4.3.4. Сравнение характеристик вентиляторов Н-2 и ОВ-
4.3.5. Сравнение характеристик вентиляторов Н-2 и ОВ-
4.4. Третий тип
4.4.1. Геометрические параметры вентилятора Н-
4.4.2. Результаты расчета
4.4.3. Сравнение характеристик вентилятора Н-3 с вентилятором ОВ-23.
Выводы по главе
Глава 5. ВЛИЯНИЕ ФОРМЫ КОКА И ОТНОСИТЕЛЬНОГО РАЗМЕРА ВТУЖИ НА ХАРАКТЕРИСТИКИ ОСЕВОГО ВЕНТИЛЯТОРА
5.1. Влияние формы кока
5.2. Влияние относительного размера втулки
Выводы по главе
Глава 6. МОДЕЛИРОВАНИЕ РАБОТЫ НОВЫХ ВЕНТИЛЯТОРОВ В ДИФФУЗОРЕ АЭРОДИНАМИЧЕСКОЙ ТРУБЫ
6.1. Н-1 с диффузором
6.2. Н-2 с диффузором
6.3. Н-3 с диффузором
Выводы по главе
Глава 7. МЕТОДИКА И ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ
Выводы по главе
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ОСНОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ
Ь - хорда профиля, м;
Ъ'- длина средней линии профиля, м; ї; ъ
Ь = - - относительная длина хорды;

с - максимальная толщина профиля; с = | - относительная толщина профиля;
са, си, сг - осевая, тангенциальная и радиальная составляющие скорости потока, м/с;

са0 = — - среднерасходная скорость потока;

Са = ^, с~а = ~ коэффициенты осевой и тангенциальной скоростей;
О- диаметр вентилятора, м;
<1- диаметр втулки лопаточного венца, м;
„ тгП2(1-192)
том =-------------кольцевая площадь сечения, м ;
/- максимальная стрелка прогиба средней линии профиля, м;

/ = - - относительный прогиб профиля;
К — - высота(длина) лопатки, м;
п = - - удлинение лопатки;
N - мощность, потребляемая вентилятором, Вт; п - частота вращения вентилятора, °®/мин;
р - статическое давление в данной точке потока, Па;
ру - полное давление вентилятора, Па;
р5У - статическое давление вентилятора, Па;

центре ячеек. Значение на гранях ячейки определяется следующим выражением: ф, Vф- значение величины в центре ячейки и ее градиент, соответственно; г- вектор, соедияющий центр ячейки и центр грани.
В схеме Power Law (степенной закон) используется интерполяция значений переменных на гранях с помощью точного решения одномерного конвекционно-диффузионного уравнения:
д , Л 3 Зф
зї(риф)=^гаТ'
где значения Г и pit не изменяются в интервале Ах. Приведенное уравнение интегрируется и получается выражение:
Ш-Ф0_ехр(Реї)-і
Фг - Фо ехр(Ре) -
где Фо — фр^о,
Фь = ф|х=ь
Ре = ~ ЧИСЛО Пекле.
Схема QUICK используется для шестигранных ячеек. QUICK-схема основана на взвешенном осреднении схемы второго порядка против потока и схемы центральной интерполяции переменной. Для грани е на рисунке 1.3, если поток слева направо, такое значение может быть записано как:

Sa Sc
■фр+ С , с ФЕ
.Sc + sd sc + sd
+ (1-0)
Su + 2SC Sc
и. t і t і
фр ~т. П^Фи^
Su + Sc Su + S,

При 0 = 1 приведенное уравнение тожественно центральной интерполяции
второго порядка, а при 0 = 0- схеме второго порядка против потока. Для

традиционной QUICK схемы принимается значение 0 = -. QUICK-схема, как правило, позволяет получить более точные результаты на структурированных сетках и хорошо отслеживает направление потока. Стоит отметит, что ANSYS