Тестирование и адаптация новых подходов к моделированию течения в нестационарной постановке для задач аэродинамики

Авторы

Пятунин К. Р.^1*, Лугинина Н. С.^2**, Диденко Р. А.^2***

1. АО «Объединённая двигателестроительная корпорация», пр-т Буденного, 16, Москва, 105118, Россия
2. Объединенная двигателестроителъная корпорация «Сатурн», проспект Ленина, 163, Рыбинск, Ярославская область, 152903, Россия

*e-mail: kodlin@bk.ru
**e-mail: luginina_nata@mail.ru
***e-mail: roman.didenko@npo-saturn.ru

Аннотация

Нестационарное численное моделирование течения газа в турбомашинах требует наличия значительных вычислительных ресурсов и представляется проблематичным, особенно в условиях промышленных предприятий, где сроки выполнения задач жестко регламентированы. В данном случае приходится прибегать к различного рода допущениям в постановке задачи (изменение числа лопаток, геометрическое или газодинамическое масштабирование, переход к двухмерной постановке), которые могут привести к погрешностям на этапе проектирования, т.к. не позволяют корректно смоделировать нестационарное взаимодействие венцов с разным числом лопаток.
В данной работе представлены результаты нестационарного численного моделирования пространственного течения сжимаемого газа в 1½ модельной ступени турбины Aachen (статор-ротор-статор) с использованием новых подходов, реализованных в решателе ПК ANSYS CFX v.14, которые позволяют при физическом моделировании минимального числа межлопаточных каналов получить решение для полной расчетной области в 360^о. Также выполнена верификация данных методов по результатам нестационарного эксперимента и сравнение результатов расчетов с результатами моделирования полной расчетной области.

Ключевые слова

нестационарное течение, турбомашина, лопаточный венец, ротор-статор взаимодействие, преобразование профиля, преобразование времени, преобразование Фурье, 3D моделирование

Библиографический список

1. Августинович, В. Г. Численное моделирование нестационарных явлений в газотурбинных двигателях: Научное издание / В. Г. Августинович, Ю. Н. Шмотин и др. – М.: Машиностроение, 2005. – 536 с.
2. ANSYS CFX-Solver Modelling Guide. / ANSYS Inc.– ANSYS CFX Release 14.5.– 2012.
3. Aubé, M., Hirsch, C. Numerical investigation of a 1-½ axial turbine stage at quasi-steady and fully unsteady conditions. Proceedings of the ASME Turbo Expo 2001.
4. Biesinger, T., Cornelius, C., Rube, C., Schmid, G., Braune, A., Campregher, R., Godin, P.G., Zori, L. Unsteady CFD methods in a commercial solver for turbomachinery applications.- Proceedings of the ASME Turbo Expo 2010, GT2010-22762, 12 p.
5. Blumental, R., Hutchinson, B., Zori, L. Investigation of transient CFD methods applied to a transonic compressor stage. Proceedings of the ASME Turbo Expo 2011,
   GT2011-46635, 8 p.
6. Connell, S., Braaten, M., Zori, L., Steed, R., Hutchinson, B., Cox, G. A comparison of advanced numerical techniques to model transient flow in turbomachinery blade rows. –
   Proceedings of the ASME Turbo Expo 2011, GT2011-45820, 12 p.

Скачать статью