Экспериментальные данные о потоке в газовом эжекторе для верификации моделей турбулентности

Механика жидкости, газа и плазмы


Авторы

Ларина Е. В. *, Ципенко А. В. **

Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет), Волоколамское шоссе, 4, Москва, A-80, ГСП-3, 125993, Россия

*e-mail: larinaelenav@gmail.com
**e-mail: tsipenko_av@mail.ru

Аннотация

В статье представлены экспериментальные данные о потоке в газовом эжекторе и результаты численных экспериментов. Дан полный набор экспериментальных данных (в статье и указанных ссылках), пригодных для верификации вычислительных моделей, в том числе на нестационарных режимах. Приведены результаты численного эксперимента с использованием программы, разработанной Крюковым И.А. и Ивановым И.Э., и реализующей метод С.К.Годунова, и пакета программ FlowVision. В расчетах получены режимы с колебанием давления в вакуумной камере и перемещением точки отрыва псевдоскачка. Отмечена проблема адекватного воспроизведения в численном эксперименте частотных характеристик колебаний.

Ключевые слова

газовый эжектор, вакуумный насос, экспериментальные данные, газовая струя, псевдоскачок, отрыв пограничного слоя, численное моделирование, метод Годунова

Библиографический список

  1. Balasubramanyam M. S., Chen C.P. Investigation of Compressibility Effect for Aeropropulsive Shear Flows // 41st AIAA/ASME/SAE/ASEE Joint Propulsion Conference, July 10 – 13, Tucson, Arizona, AIAA 2005-3712.

  2. Srisha M.V.Rao, Jagadeesh G. Novel supersonic nozzles for mixing enhancement in supersonic ejectors // Applied Thermal Engineering, 2014, no. 71, pp. 62-71.

  3. Kathleen M. Tacina, Rene Fernandez, John W. Slater, Stefanie M. Moody. An Analysis of Pitot and Static Pressure Measurements in an Unsteady Supersonic Flow // 34th AIAA Fluid Dynamics Conference, June 28 – July 1 Portland, Oregon, AIAA Paper 2004 – 2719.

  4. Yapıcı R., Ersoy H.K., Aktoprakoglu A., Halkacı H.S., Yigitb O. Experimental determination of the optimum performance of ejector refrigeration system depending on ejector area ratio // International Journal of Refrigeration, 2008, no. 31, pp. 1183 – 1189.

  5. Tony Utomo, Myongkuk Ji, Pilhwan Kim, Hyomin Jeong, Hanshik Chung. CFD Analysis on the Influence of Converging Duct Angle on the Steam Ejector Performance // EngOpt 2008. International Conference on Engineering Optimization Rio de Janeiro, Brazil, 01 – 05 June 2008. Printed and CD ROM Proceedings: ISBN 978-85-7650-152-7. http://engopt.org/08/nukleo/pdfs/0559_cfd_analysis_engopt.pdf

  6. Huang B.J., Chang J.M., Wang C.P., Petrenko V.A. A 1-D analysis of ejector performance // International Journal of Refrigeration, 22 (1999), pp. 354 – 364.

  7. Huang B.J., Chang J.M. Empirical correlation for ejector design // International Journal of Refrigeration, 22 (1999), pp. 379 – 388.

  8. Woo Woo Jong Hong’ and Charles A. Garris, Jr. Non-Steady Flow Ejector Technology Applied To Refrigeration With Environmental Benefits // 38th Aerospace Sciences Meeting and Exhibit, AIAA-2000-0726. URL: https://arc.aiaa.org/doi/abs/10.2514/6.2000-726

  9. Kathleen M. Tacina, Rene Fernandez, John W. Slater, Stefanie M. Moody. An Analysis of Pitot and Static Pressure Measurements in an Unsteady Supersonic Flow // 34th AIAA Fluid Dynamics Conference, June 28 – July 1 Portland, Oregon. AIAA Paper 2004-2719.

  10. Imran H. Implementation of a Supersonic Ejector for Capturing Dry-Gas Seal Vent Gases // Presented at the 17th Symposium on Industrial Application of Gas Turbines (IAGT), Banff, Alberta, Canada – October 2007, Paper No: 07-IAGT, 1.5.

  11. Rusly E., Aye Lu, Charters W.W.S., Ooi A. CFD analysis of ejector in a combined ejector cooling system // International Journal of Refrigeration. 2005, no. 28, pp. 1092 – 1101.

  12. Васильев Ю.Н. Теория сверхзвукового газового эжектора с цилиндрической камерой смешения // Лопаточные машины и струйные аппараты. 1967. № 2. С. 171 – 235.

  13. Сыченков В.А., Панченко В.И., Халиулин Р.Р. Исследование коаксиального газового эжектора // Известия высших учебных заведений. Авиационная техника. 2014. № 2. С. 24 – 28.

  14. Милионщиков М.Д., Рябинков Г.М. Газовые эжекторы больших скоростей. Сборник работ по исследованию сверхзвуковых газовых эжекторов. – М.: ЦАГИ, 1961. С. 5 – 32.

  15. Цегельский В.Г. К теории газовых эжекторов с цилиндрической и конической камерами смешения // Известия высших учебных заведений. Машиностроение. 2012. № 2. С. 46 – 71.

  16. Панченко В.И., Бикбулатов Р.Р. Расчет идеального увеличителя тяги // Известия высших учебных заведений. Авиационная техника. 2012. № 1. С. 36-39.

  17. Абрамович Г.Н. Прикладная газовая динамика. – М.: Наука, 1991. Ч. 1. – 597 с.

  18. Аркадов Ю.К. Новые газовые эжекторы и эжекционные процессы. – М.: Изд-во Физико-математической литературы, 2001. – 336 с.

  19. Цейтлин А.Б. Пароструйные вакуумные насосы. – Москва-Ленинград, Энергия, 1965. – 399 с.

  20. Герман Р. Сверхзвуковые входные диффузоры. – М.: ФИЗМАТГИЗ, 1960. – 290 с.

  21. Цегельский В.Г. Струйные аппараты. – Москва: Изд-во МГТУ им. Н.Э.Баумана, 2017. – 573 с.

  22. Шушин Н.А. О расчете газового эжектора // Известия высших учебных заведений. Авиационная техника. 1999. № 3. С. 47 – 50.

  23. Шушин Н. А. Газовый эжектор с тангенциальным вдувом в камеру смешения. // Ученые записки ЦАГИ, 2010, Т. XLI, № 3, С. 69 – 81.

  24. Письменный В.Л. Математическая модель звукового газового эжектора с цилиндрической камерой смешения в системе турбоэжекторного двигателя // Труды МАИ. 2003. № 12. URL: http://trudymai.ru/published.php?ID=34456

  25. Экспериментальные данные: https://mai.ru/education/fpmf/801_sci_papers/ (смотри Data XLS files)

  26. Kartovitskiy L., Lee J.H., Tsipenko A. Numerical and Experimental Investigation of Non-Stationary Processes in Supersonic Gas Ejector // 29th ICAS Congress (29th Congress of the International Council of the Aeronautical Sciences (ICAS), ICAS 2014. ISBN CD: 3-932182-80-4.

  27. Глушко Г.С., Иванов И.Э., Крюков И.А. Метод расчета турбулентных сверхзвуковых течений // Математическое моделирование. 2009. Т. 21. № 12. С. 103 – 121.

  28. Иванов И.Э., Крюков И.А. Квазимонотонный метод повышенного порядка точности для расчета внутренних и струйных течений невязкого газа. // Математическое моделирование. 1996. Т. 8. № 6. С. 47 – 55.

  29. Иванов И.Э., Крюков И.А. Численное исследование турбулентных течений с ограниченным и свободным отрывом в профилированных соплах // Вестник Московского авиационного института. 2009. Т. 16. № 7, С. 23 – 30.

  30. Иванов И.Э., Крюков И.А. Численное моделирование течения газа в псевдоскачке // Материалы IX Международной конференции по неравновесным процессам в соплах и струях. NPNJ-2012, Алушта, 23-25 мая 2012, Изд-во МАИ, С. 39 – 42.

  31. Иванов И.Э. Численное исследование отрывных турбулентных течений в сверхзвуковых соплах // Механика жидкости и газа. Вестник Нижегородского университета им. Н.И. Лобачевского. 2011. № 4 (3). С. 801 – 803.

  32. Addy A., Dutton J., Mikkelensen C. Supersonic EjectoreDiffuser Theory and Experiment, University of Illinois, Urbana, 1981, URL: https://www.researchgate.net/publication/235114679_Supersonic_Ejector-Diffuser_Theory_and_Experiments 

  33. Система моделирования движения жидкости и газа. Flow Vision. URL: https://tesis.com.ru/infocenter/downloads/flowvision/fv_cert_techcond.pdf

  34. Wilcox D.C. Turbulence modeling for CFD, DCW Industries, Inc., 1994, 460 p,

  35. Bardina J.E., Huang P.G. and Coakley T.J. Turbulence Modeling Validation, Testing, and Development, NASA TM-110446, 1997, 100 p.

  36. Борисов В.Е., Давыдов А.А., Кудряшов И.Ю., Луцкий А.Е., Меньшов И.С. Параллельная реализация неявной схемы на основе метода LU-SGS для моделирования трехмерных турбулентных течений // Математическое моделирование. 2014. Т. 26. № 10. С. 64 – 78.


Скачать статью

mai.ru — информационный портал Московского авиационного института

© МАИ, 2000—2021

Вход