Документ взят из кэша поисковой машины. Адрес оригинального документа : http://hit-conf.imec.msu.ru/2012/abstracts/tezis_chulyunin_reshmin.doc Дата изменения: Sun Jun 14 09:32:05 2015 Дата индексирования: Sat Apr 9 23:53:02 2016 Кодировка: koi8-r

ЧИСЛЕННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ТЕЧЕНИЯ В КАНАЛЕ СВЕРХКОРОТКОГО ДИФФУЗОРА С
ПРОНИЦАЕМОЙ ПЕРЕГОРОДКОЙ


А.И. Решмин, С.Х. Тепловодский, А.Ю. Чулюнин


Институт механики МГУ им. М.В. Ломоносова, Москва


Диффузоры различного типа являются составными элементами многих
гидравлических и пневматических систем. Они применяются в машиностроении,
авиации и других областях промышленности. В работе [1] показано, что
безотрывное течение в диффузоре имеет место, если угол расширения не
превышает 12-140. При этом длина таких диффузоров оказывается достаточно
большой, что ограничивает их применение на практике. При большом угле
раскрытия возникает отрыв потока и значительно возрастает коэффициент
сопротивления диффузорах [5,6]. Альтернативой длинным диффузорам может быть
короткий диффузор с проницаемой перегородкой [2]. Экспериментальное
исследование течений в подобных диффузорах представлено в [3]. Однако при
проведении физического эксперимента трудно получить некоторые из
представляющих интерес распределений параметров течения. В этой связи,
актуальным представляется использование инструментов численного
моделирования.
|[pic] |[pic] |
|Рис.1. Профили скорости за |Рис.2 Распределение Cp по контуру |
|проницаемой перегородкой |диффузора |

Для описания течения несжимаемой жидкости в канале сверхкороткого
диффузора используется система уравнений Рейнольдса, замыкаемая с помощью
дополнительных уравнений и соотношений, представляющих собой модели
турбулентности. Такой подход в зарубежной литературе называется RANS
(Reynolds Average Navier-Stokes). Расчеты были произведены в пакете STAR-
CCM+ на сетке многогранного типа [4] с количеством ячеек 1.1 млн.
Сходимость по всем переменным, входящим в уравнения составила менее 10-5. В
качестве моделей турбулентности использовались: k-? realizable, SST и
Spalart-Allmares. На входе в расчетную область задавалась скорость потока
порядка 20 м/с, что соответствует эксперименту [3]. Сравнение профилей
скоростей за проницаемой перегородкой показывает хорошее согласование
расчета с экспериментальными данными, при этом наилучшее совпадение дает
модель турбулентности SST (рис.1).
Наличие изгиба на кривой распределения безразмерного давления Cp,
представленной на рис.2 косвенно свидетельствует о возникновении
положительного градиента давления, который инициирует зарождение вихря.
Подобные вихревые зоны бывают разной интенсивности. В работе приводится
оценка влияния различных факторов на величину подобных вихревых зон.
Исследуются различные характерные режимы течения в диффузоре.
Проведенные расчеты показывают качественное и количественное
согласование с экспериментальными данными и дополняют их. В частности,
получены распределения давления по оси диффузора и по его стенкам,
визуализированы зоны локальных отрывов, показано влияние проницаемой
перегородки на профиль скорости в трубе, подводимой к входу в диффузор.
Дальнейшие исследования будут направлены на оптимизацию геометрических
параметров диффузора, а также на сравнение подходов LES и RANS для
моделирования турбулентных характеристик потока.
Работа выполнена при поддержке РФФИ (проекты ?10-01-00392, 11-08-
00009, заявка ? 12-01-00985)

ЛИТЕРАТУРА.

1. М.Е. Дейч. Техническая газодинамика.. М.: Энергия, 1974.
2. А.А. Павельев. Патент на изобретение ? 2035631 от 20.05.1995.
3. А.И. Решмин, С.Х. Тепловодский, В.В. Трифонов. Расчетное и
экспериментальное исследование возможности снижения потерь в коротких
диффузорах. Научный отчёт НИИ механики МГУ. ? 5074. 2010.
4. Методология STAR-CCM+, 2011.
5. И.Е. Идельчик. Справочник по гидравлическим сопротивлениям. М.:
Машиностроение. 1992.
6. П. Чжен. Отрывные течения. Т1. М.: Мир. 1972.