Численное моделирование течения вязкого газа в центробежной компрессорной ступени: методика и результаты
![Диссертация: Численное моделирование течения вязкого газа в центробежной компрессорной ступени: методика и результаты](https://westud.ru/work/2520586/cover.png)
Диссертация
Расчеты течения в рабочем колесе модельной ступени 085/065 выполнены на 6 режимах по расходу при Ми = 0,2 и Reu = 3,5−106, что соответствует реальным условиям испытаний. При моделировании использовалась методика, разработанная при расчетах с модельной ступенью 048. Сопоставление диаграмм поверхностных скоростей на лопатках рабочего колеса, полученных в результате моделирования… Читать ещё >
Содержание
- Условные обозначения
- 1. Состояние вопроса и постановка задачи
- 1. 1. История развития вычислительной гидрогазодинамики
- 1. 2. Обзор численных методов гидрогазодинамики
- 1. 2. 1. Общие сведения о численных методах гидрогазодинамики
- 1. 2. 2. Моделирование турбулентных течений
- 1. 3. Расчеты течения в турбокомпрессорах
- 1. 4. Постановка задачи и выбор объектов исследования
- 2. Использованные экспериментальные данные
- 2. 1. Объекты моделирования
- 2. 1. 1. Модельная ступень
- 2. 1. 2. Рабочее колесо 085/
- 2. 2. Методика экспериментального исследования
- 2. 2. 1. Экспериментальный стенд ЭЦК
- 2. 2. 2. Экспериментальный стенд ЭЦК-2М
- 2. 2. 3. Экспериментальный стенд ЦН
- 2. 1. Объекты моделирования
- 3. 1. Построение геометрической модели
- 3. 2. Построение расчетной сетки
- 3. 3. Задание граничных условий
- 3. 4. Критерии сходимости расчета
- 3. 5. Методики обработки и анализа результатов расчета
- 3. 5. 1. Методика расчета газодинамических характеристик
- 3. 5. 2. Методика расчета поверхностных скоростей по лопаткам рабочего колеса
- 4. 1. Переход из относительной в абсолютную систему координат
- 4. 2. Выбор типа и количества элементов расчетной сетки
- 4. 2. 1. Исследование влияния геометрической формы элементов расчетной сетки на результаты расчета
- 4. 2. 2. Исследование влияния количества элементов расчетной сетки на результаты расчета
- 4. 3. Выбор модели турбулентности
- 4. 4. Учет шероховатости поверхности 120 5 Результаты численного исследования
- 5. 1. Структура потока в проточной части рабочего колеса 085/
- 5. 2. Структура потока в проточной части ступени
- 5. 3. Улучшение проточной части
Список литературы
- Аэродинамика ракет Текст. / Под. ред. М. Хемша, Дж. Нилсена. — М.: Мир, 1989.-738 с.
- Бабенко, К. И. Численный метод расчёта пространственного обтекания тел сверхзвуковым потоком газа Текст. / К. И. Бабенко, К. П. Воскресенский // Журн. вычисл. мат. и мат. физики. — 1961. — 1, № 6 — С. 1051−1060.
- Билли, У. Р. Неявный метод решения уравнений Навье-Стокса для трёхмерных сжимаемых течений Текст. / У. Р. Билли, X. Макдональд // Числ. методы решения задач гидромеханики. — М.: Мир, 1977. — С. 194 202.
- Браиловская, И. Ю. Разностные решения уравнений Навье-Стокса (Обзор) Текст. / И. Ю. Браиловская, Т. В. Кускова, JI.A. Чудов // Вычисл. методы и программирование. М.: МГУ, 1968. — Вып. 11. — С. 3−18.
- Брэдшоу, П. Турбулентность Текст. / Под ред. П. Брэдшоу. М.: Машиностроение, 1980.— 343 с.
- Воронин, И. В. Газодинамический расчет первой ступени экспериментального двухступенчатого компрессора с использованием программного комплекса CFX Текст. / И. В. Воронин, Л. Ф. Ивчик, В. Н. Коныпин, В. В. Ткаченко // САПР и графика. 2005. Апрель.
- Ю.Воскресенский, Г. П. Численные методы решения задач сверхзвукового обтекания тел Текст. / Г. П. Воскресенский, П. И. Чушкин // Итоги науки и техники. Механика жидкости и газа. — 1978. — 11. — С. 5−65.
- П.Галаев, С. А. Численное моделирование течения вязкого газа в решетках осевых турбомашин: методика и результаты применения современных программных средств Текст.: дис.. канд. техн. наук / С. А. Галаев. — СПбГПУ, 2006. 166 с.
- Галеркин, Ю. Б. Методы исследования центробежных компрессорных машин Текст. / Ю. Б. Галеркин, Ф. С. Рекстин. Л.: Машиностроение, 1969.-303 с.
- Галеркин, Ю. Б. Физические и численные эксперименты по исследованию течения в рабочем колесе центробежного компрессора Текст. / Ю. Б. Галеркин, В. П. Митрофанов, М. Геллер, А. Тевс // Компрессорная техника и пневматика. — 2000. № 3.
- Гамбургер, Д. М. Анализ течения вязкого сжимаемого газа в обратно-направляющем аппарате центробежного компрессора и его оптимизация с использованием пакета ANSYS CFX Текст.: дис.. магистра / Гамбургер Дмитрий Михайлович. СПбГПУ, 2006. — 105 с.
- П.Герасимов, А. В. Структура потока и потери в центробежных компрессорных колесах, спрофилированных по методу J111И Текст.: дис.. канд. техн. наук / А. В. Герасимов. ЛПИ, 1983. — 202 с.
- Гросман, Б. Численный метод расчёта потенциальных конических течений Текст. / Б. Гросман // Ракетная техника и космонавтика. — 1979. — 17, № 8.
- Измайлов, Р. А. Амплитудный анализ периодических и случайных пульсаций скорости в БЛД ЦК Текст. / Р. А. Измайлов, С. В. Кононов // Тезисы докладов 8 ВНТК по компрессоростроению г. Сумы: ЦИНТИХИМНЕФТЕМАШ, 1989. 10−12 октября.
- Ковеня, В.М. Решение упрощённых уравнений вязкого газа маршевым методом Текст. / В. М. Ковеня, С. Г. Черный // Числ. методы механики сполш. среды. 1979. — 106 № 1. — С. 71−87.
- Козаченко, Л. И. Уточнение рекомендаций по оптимальному проектированию центробежных компрессорных ступеней на основеэкспериментального исследования Текст.: дис.. канд. техн. наук / Козаченко Лев Иванович. СПбГПУ, 2004. — 142 с.
- Кокошинская, Н.С. Численное исследование сверхзвукового обтекания тел вязким газом Текст. / Н. С. Кокошинская, Б. М. Павлов, В. М. Пасконов. М.: МГУ, 1980. — 248 с.
- Колльман, В. Методы расчета турбулентных течений Текст. / В. Колльман. М.: Мир, 1984. — С. 464.
- Лозовая, Н.С. Анализ течения вязкого сжимаемого газа в лопаточной решетке диффузора центробежного компрессора с использованием пакета ANSYS CFX Текст.: дис.. магистра / Лозовая Наталья Станиславовна. -СПбГПУ, 2006.-101 с.
- Мельников, В. Использование программного комплекса FlowVision при расчете элементов проточной части турбокомпрессоров в ОАО «СКБТ» Текст. / Вадим Мельников, Андрей Прокусов // САПР и графика. — 2005. Июль.
- Митрофанов, В.П. Исследование течения газа в центробежных компрессорных колесах с различным характером распределения скоростей и нагрузки по лопаткам Текст.: дис.. канд. техн. наук / В. П. Митрофанов. ЛПИ, 1977.-322 с.
- Пирумов, У. Г. Численные методы газовой динамики Текст. / У. Г. Пирумов, Г. С. Росляков. М.: Высшая школа, 1987. — 232 с.
- Приходько, А. А. Компьютерные технологии в аэрогидродинамике и тепломассообмене Текст. / А. А. Приходько. — Киев: Наукова думка, 2003. -380 с.
- Рис, В. Ф. Центробежные компрессорные машины Текст. / В. Ф. Рис. М. — Л.: Машиностроение, 1964. — 335 с.
- Роуч, П. Вычислительная гидрогазодинамика Текст. / Роуч П. М.: Мир, 1980.-616с.
- Селезнев, К. П. Центробежные компрессоры Текст. / К. П. Селезнев, Ю. Б. Галеркин. JL: Машиностроение, 1982. — 271 с.
- Солдатова, К. В. Анализ движения газа в зазоре «покрывающий диск -корпус» центробежной компрессорной ступени Текст. / К. В. Солдатова, Ю. Б. Галеркин // Химическое и Нефтегазовое машиностроение. — 2007. -№ 5. -С. 27−29.
- Солдатова, К. В. Анализ движения газа в зазоре «покрывающий диск -корпус» центробежной компрессорной ступени численными методами и рекомендации по проектированию Текст.: дис.. канд. техн. наук / Солдатова Кристина Валерьевна. СПбГПУ, 2007. — 180 с.
- Сорокес, Д. М. Оптимизация боковых подводов центробежных компрессоров установок СПГ Текст. / Д. М. Сорокес, Д. А. Копко, Д. М. Кук // Компрессорная техника и пневматика. — 2007. № 7. С. 16−22.
- Софронова, А. А. Анализ течения в поворотном колене ОНА центробежной компрессорной ступени Текст.: дис.. магистра / Софронова Анна Александровна. СПбГПУ, 2006. — 182 с.
- Труды научной школы компрессоростроения СПбГПУ Текст. / под. ред. проф. Ю. Б. Галеркина. 2-й вып. — СПб, 2005. — 496 с.
- Флетчер, К. Вычислительные методы в динамике жидкости: в 2 т. Текст. / К. Флетчер — пер. с англ. М.: Мир, 1991. — Т. 1−2.
- Чепмен, Д. Р. Вычислительная аэродинамика и перспективы ее развития Текст. / Д. Р. Чепмен // Ракетн. техн. и космонавт. 1980. — 18. № 2. — С. 3−32.
- Численные методы в динамике жидкостей Текст. / Под. ред. Г. Вирц, Ж. Смолдена. М.: Мир, 1981.-408 с.
- Шанкар, В. Неявная маршевая консервативная разностная схема для расчёта параметров сверхзвуковых течений на основе нелинейного уравнения потенциала Текст. / В. Шанкар // Аэрокосмическая техника. -1983.-1,№ 6-С. 26−34.
- Шенг, Дж. С. Обзор численных методов решения уравнений Навье-Стокса для течений сжимаемого газа Текст. / Дж.С. Шенг // Аэрокосмическая техника. — 1986. — № 2. — С. 65−92.
- Шлихтинг, Г. Теория пограничного слоя Текст. / Г. Шлихтинг- перевод Г. А. Вольперта. 3-е изд. -М.: Наука, 1974.
- ANSYS CFX 11.0: Users Manual Электронный ресурс. / ANSYS Inc., 2007.
- ANSYS Solutions: Русская редакция Текст. / ANSYS Inc. 2005. — № 1 (24−10−2005).
- CFX Technical Memorandum Текст. / F.R. Menter, etc. // CFX-VAL10/0602, 2002.
- FIaszynski, P. Wstepne obliczenia programem FLUENT wybranych kol sprszarki modelowej Текст. / P. Flaszynski, R. Puzyrewski // Projekt KNB 8T10B00419, Etap 4. Gdansk, Grudzien, 2000.
- Gallus, H. E. Recent Research Work on Turbomachineiy Flow Текст. / H.E. Gallus // Yokohama International Gas Turbine Congress. Yokohama, 1995.
- Kosprdova, J. The Development of Centrifugal Turbo Compressor Stage Using CFD Текст. / Kosprdova Jindra, Oldrich Jiri // The 20th International Conference on Hydraulics and Pneumatics, Prague, September 29 October 1. -2008.
- Lax, P. D. Difference schemes for hyperbolic equations with high order for accuracy Текст. / P.D. Lax, B. Wenroff // Communs. Pure and Appl. Math. -1964.-17,N3.-P. 381−398.
- Menter, F.R. Two-equation eddy-viscosity turbulence models for engineering applications TeKCT./F.R. Menter//AIAA-Journal, 1994. 32(8).-pp.l598−1605.
- Moody, L. F. Friction factors for pipe flow Текст. / L. F. Moody // Trans, of the ASME 66 (8), 1944. C. 671−684.
- Peyret, R. Resolution numerical des equations de Navier — Stokes pour les fluids compressibles Текст. / R. Peyret, H. Viviand // Lect. Notes Comput. Sc. 1974.— N 11.-P. 160−184.
- Puzyrewski, R. Analiza porownawcza wynikow badan i wsepnych obliczen programem FLUENT Текст. / R. Puzyrewski, Ju. Galerkin, P. Flaszynski // Projekt KNB 8T10B00419, Etap 5. Gdansk, Kwiecien, 2000.
- Schlichting, H. Experimentelle Untersuchungen zum Rauhigkeitsproblem Текст. / H. Schlichting // Ing.-Arch. 7: NACA Tech. Mere., 1936. 823 c. -C. 1−34.
- Sorokes, J. M. Sidestream Optimization Through the Use of Computational Fluid Dynamics and Model Testing Turbomachinery Sympos Текст. / J.M. Sorokes, D.A. Nye, N. D’Orsi, R. Broberg // Proceed. Texas: A&M. 2000.
- Sorokes, J. M. The Practical Application of CFD in the Design of Industrial Centrifugal Compressors Текст. / J.M. Sorokes, B.R. Hutchinson // Challenges and Goals in Pipeline Compressors. PID.V. 5. 2000.
- Spalart, P. R. Experimental and numerical study of a turbulent boundary layer with pressure gradients Текст. / P.R. Spalart, J.H.W. Watmuff // J. Fluid Mech. 1993. — Vol. 249. — P. 337−371.
- White, F. M. Viscous Fluid Flow Текст. / F.M. White. New York: McGraw-Hill, 1979.