Численные исследования процесса вентиляции и теплового состояния шумотеплозащитных кожухов газотурбинных установок с использованием параллельных вычислений
Автор: Трусов Петр Валентинович, Чарнцев Дмитрий Анатольевич
Журнал: Вычислительная механика сплошных сред @journal-icmm
Статья в выпуске: 2 т.5, 2012 года.
Бесплатный доступ
Рассматривается задача исследования теплового состояния шумотеплоизолирующего кожуха (КШТ), в котором располагается газотурбинная установка (ГТУ). Отмечается, что при исследовании теплового состояния стенок КШТ важную роль играет учет теплопередачи за счет радиационного излучения нагретых элементов конструкции. Предложена математическая модель, позволяющая рассчитывать скорости течения воздуха внутри КШТ, а также температуру воздуха и материала, из которого изготовлены стенки КШТ, с учетом радиационного теплообмена. Разработан параллельный алгоритм для решения задачи газовой динамики на вычислительном кластере. Решена задача оптимизации разбиения расчетной области при распараллеливании расчетов. Проведены расчеты для КШТ одного из существующих газоперекачивающих агрегатов. Из полученных результатов следует, что при решении задачи твердотельной теплопроводности для стенок КШТ необходимо учитывать лучистый теплообмен. Отмечается удовлетворительное соответствие расчетных и экспериментально измеренных величин температуры характерных точек внешней поверхности стенок КШТ.
Численное исследование, метод крупных ячеек, связанная задача, тепловое излучение, фиктивная ячейка, оптимизация разбиения расчетного пространства
Короткий адрес: https://sciup.org/14320612
IDR: 14320612 | УДК: 519.688
Numerical modeling of ventilation process and thermal status of the noise-heat protective housing of a gas-turbine plant on parallel computers
We study the thermal status of a noise-heat protective housing (NHPH), where a gas turbine plant (GTP) is located. The analysis of thermal conditions requires consideration of heat transfer caused by radiation emitted by the heated elements of the housing. In this paper, a mathematical model is proposed to calculate the rate and temperature of the air flow inside the NHPH, as well as the temperature of the NHPH wall-material, making allowance for radiation heat transfer. A parallel algorithm is designed for solving the cluster gas dynamic problem. The optimization problem is solved by applying the parallel domain decomposition method. Calculations are made for the NHPH of one of the available of gas-compressor units. The results confirm that the heat transfer caused by radiation should be taken into account in the solution of a solid-state thermal conductivity problem for NHPH walls. There is good agreement between the calculated temperatures and the temperatures measured at certain points on the external surface of NHPH walls.
Список литературы Численные исследования процесса вентиляции и теплового состояния шумотеплозащитных кожухов газотурбинных установок с использованием параллельных вычислений
- Белоцерковский О.М. Численное моделирование в механике сплошных сред. -М.: Наука, 1984. -520 с.
- Исаченко В.П., Осипова В.А., Сукомел А.С. Теплопередача. -М: Энергия, 1969. -440 с.
- Коннор Дж., Бреббиа К. Метод конечных элементов в механике жидкости. -Л.: Судостроение, 1979. -264 с.
- Зенкевич О., Морган К. Конечные элементы и аппроксимация. -М.: Мир,1986. -318 с.
- Бреббия К., Телес Ж., Вроубел Л. Методы граничных элементов. -М.: Мир, 1987. -524 с.
- Давыдов Ю.М. Дифференциальные приближения и представления разностных схем. -М.: МФТИ, 1981. -131 с.
- Пирумов У.Г. Обратная задача теории сопла. -М.: Машиностроение, 1988. -240 с.
- Липанов А.М., Бобрышев В.П., Алиев А.В., Спиридонов Ф.Ф., Лисица В.Д. Численный эксперимент в теории РДТТ/Под ред. А.М. Липанова. -Екатеринбург: УИФ Наука, 1994. -302 с.
- Тарунин Е.Л. Вычислительный эксперимент в задачах свободной конвекции. -Иркутск: Изд-во Иркут. ун-та, 1990. -228 с.
- Марчук Г.И. Методы вычислительной математики. -М.: Наука, 1980. -536 с.
- Кучер Н.А. Некоторые замечания о схемах расщепления для уравнений газовой динамики, используемых в методе «крупных частиц»//ЖВТ. -2006. -Т. 11, № S1. -С. 94-108.
- Белоцерковский О.М., Давыдов Ю.М. Метод крупных частиц в газовой динамике. -М.: Наука, 1982. -392 с.
- Давыдов Ю.М., Давыдова И.М., Егоров М.Ю. Совершенствование и оптимизация авиационных и ракетных двигателей с учетом нелинейных нестационарных газодинамических эффектов. -М.: НАПН РФ, 2002. -303 с.
- Давыдов Ю.М. Численное исследование течения со струями, направленными навстречу потоку//Тр. ВВИА им. Н.Е. Жуковского. -1971. -Вып. 1301. -С. 70-82.
- Самарский А.А. Введение в численные методы. -С-Пб.: Лань, 2009. -288 с.
- Ворожцов Е.В. Разностные методы решения задач механики сплошных сред: учебное пособие. -Новосибирск: Изд-во НГТУ, 1998. -86 с.
- Годунов С.К., Рябенький В.С. Разностные схемы. Введение в теорию. -М.: Наука, 1977. -440 с.
- Трусов П.В., Чарнцев Д.А. Численное моделирование теплового состояния шумотеплозащитного кожуха газотурбинной установки//Вестник СамГУ. -2010. -Вып. 78, № 4. -С. 117-126.
- Гакашев А.И., Тарунин Е.Л. Интенсивность тепловой конвекции в ульях//Вычисл. мех. сплош. сред. -2008. -Т. 1, № 2. -С. 16-26.
- Любимова О.Н., Пестов К.Н., Гридасова Е.А. Численное решение задачи о проплавлении металлического слоя при сварке плавлением стекла и металла//Вычисл. мех. сплош. сред. -2010. -Т. 3, № 1. -С. 63-72.
- Багмутов В.П., Захаров И.Н. Моделирование тепловых процессов при поверхностной обработке неоднородных металлических тел высокотемпературным движущимся импульсным источником//Вычисл. мех. сплош. сред. -2011. -Т. 4, № 1. -С. 5-16.
