Численное меделирование вязких течений в элементах энергооборудования

• Автор: Дорфман, Александр Львович
• Шифр специальности: 01.02.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1984
• Место защиты: Ленинград
• Количество страниц: 171 c. : ил

1. Математическая формулировка задач динамики вязкой несжимаемой жидкости в элементах энергооборудования
1.1 Основные уравнения динамики вязкой несжимаемой жидкости в произвольной системе координат

1.2 Полуэмпирические схемы замыкания уравнений турбулентного движения

2. Разработка алгоритма численного моделирования течении вязкой несжимаемой жидкости

2.1 Обзор численных методов решения уравнений динамики вязкой несжимаемой жидкости

2.2 Численный конечно-разностный метод решения задач в прямоугольной декартовой системе координат
2.3 Численный конечно-разностный метод решения задач в произвольной криволинейной системе координат

2.4 Обсуждение результатов тестовых расчетов

2.5 Примеры решения пространственных задач

3. Численное и экспериментальное исследование структуры течения и массопереноса в окрестности фронтового устройства камеры сгорания установки ГГН

3.1 Постановка проблемы
3.2 Описание экспериментальной установки
3.3 Численное исследование взаимодействия противоположно закрученных потоков в кольцевом канале
3.4 Численный анализ развития системы струй в области смешения противоположно закрученных кольцевых потоков
4. Численное исследование турбулентного отрывного
течения несжимаемой жидкости в решетке протилей
4.1 Постановка задачи и описание расчетной схемы
4.2 Обсуждение результатов
Заключение
Список литературы. . *
Материалы по внедрению

Актуальность темы.
В общем комплексе задач, связанных с созданием энергетического оборудования, большое место принадлежит разработке эффективных методов проектирования и исследования его основных элементов.
При этом важнейшей составной частью этих исследований является получение детальной информации об аэродинамических и тепломассообменных процессах. Использование экспериментальных моделей и установок для изучения аэродинамической структуры потока и тепломассообмена в элементах энергетического оборудования является трудоемким и дорогостоящим процессом. В случае создания принципиально новых конструкций, при проведении поисковых исследовательских работ положение усложняется тем, что зачастую отсутствует априорная информация об аэродинамических особенностях потока и характере влияния тех или иных конструктивных или режимных параметров на ожидаемый эффект. Это приводит к необходимости создавать большое число модельных конструкций и проводить много опытов, прежде чем получить положительный результат. Сжатые сроки создания нового энергетического оборудования при минимальной затрате средств требуют в настоящее время привлечения методов математического моделирования, которые, основываясь на численном решении системы модельных уравнений, позволяют провести качественный и количественный анализ структуры потока и тепломассообмена. Роль вычислительного эксперимента в общем комплексе исследований при этом состоит, в первую очередь, в том, что он может расширить и дополнить информацию, получаемую экспериментальным путем, тем самым позволяя сократить объем и стоимость экспериментальных работ.

Положение внешней границы Я у* менялось в пределах от 3 до 9 диаметров цилиндра.
Расчетное исследование показало, что при числах Рейнольдса более 9 за цилиндром образуются два стационарных вихря, формирующие область рециркуляционного течения. На рис. 2.6 представлено распределение линий тока в окрестности цилиндра для Re =12. Отметим, что решение при числах Рейнольдса до 55-60 демонстрирует стационарную картину течения, симметричную относительно линии, проходящей через центр цилиндра параллельно направлению невозщущенного потока. Получающаяся в расчетах симметрия течения позволяет сделать вывод о том, что существующие в численной процедуре характерные направления обхода узлов конечно-разностной сетки (например, в процедуре решения уравнения Пуассона для давления) не оказывают практического влияния на решение.
Длина зоны рециркуляции линейно зависит от числа Яе в указанном диапазоне его изменения. Сравнение численных результатов по длине зоны рециркуляции с экспериментальными данными (см.[1]) дано на рис. 2.7. На рис. 2.8 представлено расчетное распределение давления по поверхности цилиндра для числа Яе, =36 в сравнении с данными эксперимента (см.[1]).
Анализ численных результатов показал, что характеристики течения такие, как длина зоны рециркуляции и, особенно, распределение давления по поверхности цилиндра, чувствительны к расположению внешней границы по отношению к кормовой части цилиндра. При меньших Я.^ получается большее разрежение в кормовой части (см. рис.2.8) и чуть