Турбулентное течение вязкого сжимаемого газа в камере предварительной закрутки турбины высокого давления

Авторы

  • К.Н. Волков

Ключевые слова:

численное моделирование
камера предварительной закрутки
газовая турбина
турбулентность
вращение

Аннотация

Рассматривается моделирование турбулентного течения вязкого сжимаемого газа в камере предварительной закрутки турбины высокого давления газотурбинного двигателя. Для расчетов используются осредненные по Рейнольдсу уравнения Навье-Стокса, замкнутые при помощи уравнений k-epsilon модели турбулентности, которые учитывают поправки на вращение, кривизну линий тока и сжимаемость. Газодинамические расчеты выполняются на детализированной модели каверны, ограниченной ротором и статором, что позволяет учесть влияние некоторых конструктивных особенностей на общую структуру течения. Обсуждаются детали вычислительной процедуры и результаты численного моделирования.

Новые вычислительные технологии

Загрузки

Опубликован

2011-06-21

Выпуск

Том 12 (2011): Выпуск 3.

Раздел

Раздел 1. Вычислительные методы и приложения

Автор

К.Н. Волков

Балтийский государственный технический университет «Военмех» имени Д.Ф. Устинова
1-я Красноармейская ул., 1, 190005, Санкт-Петербург
• доцент

Библиографические ссылки

  1. Owen J.M., Rogers R.H. Flow and heat transfer in rotating disc systems - rotor-stator systems. Taunton: Research Studies Press, 1989.
  2. Owen J.M., Rogers R.H. Flow and heat transfer in rotating disc systems - rotating cavities. Taunton: Research Studies Press, 1995.
  3. Волков К.Н., Емельянов В.Н. Течения и теплообмен в каналах и вращающихся полостях. Москва: Физматлит, 2010.
  4. Karabay H., Wilson M., Owen J.M. Predictions of effect of swirl on flow and heat transfer in a rotating cavity // Int. J. of Heat and Fluid Flow. 2001. 22, N 2. 143-155.
  5. Lewis P., Wilson M., Lock G., Owen M. Effect of radial location of nozzles on performance of pre-swirl systems // ASME Paper. 2008. N GT2008-50295.
  6. Chew J.W., Hills N.J., Khalatov S., Scanlon T., Turner A.B. Measurement and analysis of flow in a pre-swirled cooling air delivery system // ASME Paper. 2003. N GT2003-38084.
  7. Peng Z., New P., Long C.A., Childs P.R. N. An experimental investigation of a high radius pre-swirl cooling system // Proc. of the 8th Int. Symposium on Experimental and Computational Aerothermodynamics of Internal Flows. July 2007. Lyon, 2003. N ISAIF8-004.
  8. Yan Y., Farzaneh-Gord M., Lock G.D., Wilson M., Owen J.M. Fluid dynamics of a pre-swirl rotor-stator system // J. of Turbomachinery. 2003. 125, N 4. 641-647.
  9. Geis T., Dittmann M., Dullenkopf K. Cooling air temperature reduction in a direct transfer pre-swirl system // ASME Paper. 2003. N GT2003-38231.
  10. Wilson M., Pilbrow R., Owen J.M. Flow and heat transfer in a pre-swirl rotor-stator system // J. of Turbomachinery. 1997. 119, N 3. 364-373.
  11. Dittman M., Geis T., Schramm V., Kim S., Wittig S. Discharge coefficients of a pre-swirl system in secondary air systems // ASME Paper. 2001. N 2001-GT-0122.
  12. Pilbrow R., Karabay H., Wilson M., Owen J.M. Heat transfer in a cover-plate pre-swirl rotating-disc system // J. of Turbomachinery. 1999. 121, N 2. 249-256.
  13. Lewis P., Wilson M., Lock G., Owen J.M. Physical interpretation of flow and heat transfer in pre-swirl systems // ASME Paper. 2006. N GT-2006-90132.
  14. Benra F.-K., Dohmen H.J., Schneider O. Application of an enhanced 1D network model to calculate the flow properties of a pre-swirl secondary air system // ASME Paper. 2008. N GT2008-50442.
  15. El-Oun Z.B., Owen J.M. Pre-swirl blade-cooling effectiveness in an adiabatic rotor-stator system // J. of Turbomachinery. 1989. 111. 522-529.
  16. Chew J.W., Ciampoli F., Hills N.J., Scanlon T. Pre-swirled cooling air delivery system performance // ASME Paper. 2005. N GT2005-68323.
  17. Ciampoli F., Chew J.W., Shahpar S., Willoc E. Automatic optimization of pre-swirl nozzle design // ASME Paper. 2006. N GT2006-90249.
  18. Ciampoli F., Hills N.J., Chew J.W., Scanlon T. Unsteady numerical simulation of the flow in a direct transfer pre-swirl system // ASME Paper. 2008. N GT2008-51198.
  19. Snowsill G.D., Young C. Application of CFD to assess the performance of a novel pre-swirl configuration // ASME Paper. 2008. N GT2008-50684.
  20. Launder B.E., Spalding D.B. The numerical computation of turbulent flows // Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering. 1974. 3, N 2. 269-289.
  21. Kato M., Launder B.E. The modelling of turbulent flow around stationary and vibrating square cylinders // Proc. of the 9th Symposium on Turbulent Shear Flows. 16-18 August 1993. Kyoto, 1993. 9. 10.4.1-10.4.6.
  22. Leschziner M.A., Rodi W. Calculation of annular and twin parallel jets using various discretization schemes and turbulent-model variations // J. of Fluids Engineering. 1981. 103. 353-360.
  23. Guezengar D., Francescatto J., Guillard H., Dussauge J.-P. Variations on a k-varepsilon turbulence model for supersonic boundary layer computations // European Journal of Mechanics. B/Fluids. 1999. 18, N 4. 713-738.
  24. Волков К.Н. Дискретизация уравнений Навье-Стокса на неструктурированной сетке при помощи метода контрольного объема и разностных схем повышенной разрешающей способности // Ж. вычисл. матем. и матем. физики. 2008. 48, N 7. 1250-1273.
  25. Волков К.Н. Многосеточные технологии для решения задач газовой динамики на неструктурированных сетках // Ж. вычисл. матем. и матем. физики. 2010. 50, N 11. 1938-1952. wreflabelbVolkov09
  26. Волков К.Н. Блочное предобусловливание уравнений Эйлера и Навье-Стокса при моделировании низкоскоростных течений на неструктурированных сетках // Ж. вычисл. матем. и матем. физики. 2009. 49, N 10. 1868-1884.
  27. Hallworth E. Trent 900 - air system data transfer report. Entry into service standard // Rolls-Royce Technical Report. 2005. N FSG48011.