Численное моделирование кавитационных течений вязкой жидкости в гидротурбинах

• Автор: Панов, Леонид Владимирович
• Шифр специальности: 05.13.18
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Новосибирск
• Количество страниц: 135 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1 ЧИСЛЕННЫЙ МЕТОД РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ КАВИТАЦИОННОГО ТЕЧЕНИЯ ЖИДКОСТИ

§1.1. Основные уравнения

1.1.1. Уравнения нестационарного движения смеси «жидкость-пар»

1.1.2. Модели турбулентности

1.1.3. Баротропная модель кавитации

1.1.4. Модели кавитации с уравнением переноса фазы

1.1.5 Анализ источников моделей кавитации с уравнением переноса фазы

§ 1.2. Граничные и начальные условия

§1.3. Метод решения основных уравнений для модели кавитации с уравнением переноса фазы
1.3.1. Метод искусственной сжимаемости
1.3.2. Дискретизация неявным методом конечных объемов
1.3.3. Аппроксимация невязких потоков
1.3.4. Неявная аппроксимация источникового члена
1.3.5. Реализация
§1.4. Метод решения основных уравнений для баротропной модели кавитации
1.4.1. Метод искусственной сжимаемости
1.4.2. Аппроксимация невязких потоков
ГЛАВА 2 ТЕСТИРОВАНИЕ ЧИСЛЕННОГО МЕТОДА
§2.1. Задача обтекания затупленного цилиндра
2.1.1. Постановка задачи
2.1.2. Методические расчеты
2.1.3. Результаты расчетов по различным моделям с УПФ
2.1.4. Сравнение результатов расчетов по модели с УПФ и по баротропной модели с экспериментом
ГЛАВА 3 ПРОГНОЗИРОВАНИЕ КАВИТАЦИОННЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ГИДРОТУРБИНЫ
§3.1. О кавитационных коэффициентах и характеристиках для турбомашин
§3.2. Специальная постановка граничных условий
§3.3. Результаты расчетов
3.3.1. Методические расчеты
3.3.2. Результаты расчетов течения в радиально-осевой гидротурбине Р0986А
3.3.3. Результаты расчетов течения в радиально-осевой гидротурбине РО
3.3.4. Результаты расчетов течения в поворотно-лопастной гидротурбине ПЛ
ГЛАВА 4 МОДЕЛИРОВАНИЕ НЕСТАЦИОНАРНЫХ КАВИТАЦИОННЫХ ТЕЧЕНИЙ В ГИДРОТУРБИНАХ
§4.1. Гибридная модель течения водовод-гидротурбина в проточном тракте ГЭС
§4.2. Граничные условия к постановке задачи водовод-гидротурбина
§4.3. Моделирование кавитационного течения в гидротурбине в режиме неполной нагрузки
§4.4. Моделирование продольных пульсаций в гидротурбине в режиме максимальной нагрузки
4.4.1. Об одномерных подходах
4.4.2. Трехмерное моделирование продольных пульсаций
4.4.3. Результаты моделирования продольных пульсаций в модельных гидротурбинах РО5016м и Р0

4.4.4. Результаты моделирования продольных пульсаций в натурной гидротурбине РО5016м
4.4.5. Результаты моделирования продольных пульсаций в натурной гидротурбине Р0
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
Приложение А

Зварта-Г ербера-Беламри [55]
СрГПІі (1 аі )Ру . І -
2 тах[0,р-р„]

С^=3.104, С,„-7.5.1(1'
Сеночак 2002 [33]
+ = Рь тах[р-рк,0](і-«^)
1сг,(Рг. ~ Ру)(^І,п ~ Уу,п)

РІтп[0,р- Ру]аь
Руї<х>(Рі ~ РуУУі,п ~ ^К,п)
В таблице 1 і =
_ хар

характерный временной масштаб, Ь - характерная
длина, иж- характерная скорость на большом удалении от тела. Заметим, что во всех моделях выполняются неравенства
т+=т+(р,а1)> 0, тГ = пГ(р,а1)< 0. (1.18)
Эмпирические константы Сргос1 и С^, имеют смысл скорости
«продуцирования» жидкости (конденсации) и скорости «разрушения»
жидкости (испарения).
В модели Сеночака 2002 [33] Уг п— скорость интерфейса, Уу — скорость
_ _ V а,
паровой фазы по нормали к интерфейсу Уу п = й ■ п, п = ——. Для

нестационарной кавитации скорость интерфейса вычисляется в процессе счёта, для стационарной постановки в работе [33] предлагается формула
V -рру уУ,п

(1.19)
где У1 п— скорость жидкость фазы в направлении нормали. Для её вычисления предлагается формула У1п = /-Ууп, где / = 0.9. Заметим, что модель Сингхала 1997 превращается в модель Сеночака 2002, если заменить