Настройка математической модели для описания горения газообразного топлива c учётом уточнения геометрии расчётной области
Автор: Митрофанова Юлия Александровна, Загитов Ренат Азгарович, Трусов Птр Валентинович
Журнал: Вычислительная механика сплошных сред @journal-icmm
Статья в выпуске: 1 т.13, 2020 года.
Бесплатный доступ
Представлены постановка и результаты численного исследования задачи горения газообразного топлива в камере сгорания газотурбинного двигателя наземного применения. Принято, что газовоздушная смесь является однофазным многокомпонентным реагирующим потоком. Для описания турбулентного течения в камере сгорания применён подход осреднения по Рейнольдсу уравнений Навье-Стокса. Для замыкания системы этих уравнений использовалась SST-модель турбулентности. Для нахождения скорости образования компонентов смеси применена комбинированная EDM/FRC модель горения. На основе сопоставления данных предварительных расчётов в рамках этой постановки и экспериментов было выдвинуто предположение, что получаемое различие в данных обусловливается технологическими отклонениями и нанесением теплозащитного покрытия на стенки жаровой трубы. С целью его проверки по найденному из аэродинамических испытаний коэффициенту расхода воздуха изменялась геометрия расчётной области. Далее проводилось уточнение параметров математической модели (настройка модели) как на исходной, так и на новой геометрии...
Горение газообразного топлива, газотурбинный двигатель, sst модель турбулентности, комбинированная edm/frc модель, вычислительные эксперименты, уточнение геометрии расчетной)
Короткий адрес: https://sciup.org/143170661
IDR: 143170661 | DOI: 10.7242/1999-6691/2020.13.1.5
Список литературы Настройка математической модели для описания горения газообразного топлива c учётом уточнения геометрии расчётной области
- Иноземцев А.А., Нихамкин М.А., Сандрацкий В.Л. Основы конструирования авиационных двигателей и энергетических установок. М.: Машиностроение, 2008. Т. 2. Компрессоры. Камеры сгорания. Форсажные камеры. Турбины. Выходные устройства. 367с.
- Зырянов А.В., Сенюшкин Н.С., Харитонов В.Ф. Разработка метода диагностики камер сгорания ГТД на основе математического моделирования их рабочего процесса // Вестник УГАТУ. 2012. Т. 16, № 2(47). С. 98-105.
- Корнеев В.Н. Теория газотурбинных двигателей. М.: Издательские решения, 2019. 154 с.
- Чигрин В.С., Белова С.Е. Конструкция камер сгорания газотурбинных двигателей. Рыбинск: РГАТА, 2004. 25 с.
- Пугач К.С. Доводка поля температур на выходе из малоэмиссионной камеры сгорания методами трёхмерного моделирования // Компьютерные исследования и моделирование. 2014. Т. 6, № 6. С. 901-909.
- Орлов М.Ю., Зубрилин И.А., Матвеев С.С., Цыбизов Ю.И. Доводка поля температуры на выходе из многофорсуночной камеры сгорания ГТД методами трёхмерного моделирования // Изв. Самарского научного центра РАН. 2013. Т. 15, № 6(4). С 905-910.
- Лефевр А. Процессы в камерах сгорания ГТД. М.: Мир, 1986. 566 с.
- Кофман М.В. Исследование влияния неравномерности поля температуры газового потока на выходе из камеры сгорания ГТД на интегральные характеристики потока и результаты осреднения его параметров // Вестник УГАТУ. 2012. Т. 16. № 1(46). С. 10-23.
- Лойцянский Л.Г. Механика жидкости и газа. М.-Л.: Гостехиздат, 1950. 676 с.
- Рождественский Б.Л., Яненко Н.Н. Системы квазилинейных уравнений и их пpиложения к газовой динамике. М.: Наука, 1968. 686 с.
- Больцман Л. Лекции по теории газов. - М.: Гос. изд-во техн.-теорет. лит., 1953. 554 с.
- Молчанов А.М. Математическое моделирование гиперзвуковых гомогенных и гетерогенных неравновесных течений при наличии сложного радиационно-конвективного теплообмена. М.: Изд-во МАИ, 2017. 160 с.
- Garnier E., Adams N., Sagaut P. Large eddy simulation for compressible flows. Springer, 2009. 276 p.
- Toro E.F. Riemann solvers and numerical methods for fluid dynamics. Springer, 1999. 624 p.
- Прандтль Л., Титьенс О. Гидро- и аэромеханика. Т. 2. Движение жидкостей с трением и технические приложения. М.-Л.: Гостехтеориздат, 1935. 313 с.
- Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Теоретическая физика. Т. VI. Гидродинамика. М.: Наука. Гл. ред. физ.-мат. лит., 1988. 736 с.
- Фабрикант Н.Я. Аэродинамика. М.-Л.: Гос. изд-во техн.-теорет. лит., 1949. Ч. 1. 624 с.
- Wilcox D.C. Multiscale model for turbulent flows // Proc. of the 24th Aerospace Sciences Meeting. U.S.A., Reno, NV, January 6-9, 1986. P. 15-17.
- Menter F.R. Zonal two-equation k-ε turbulence models for aerodynamic flows // Proc. of the 23rd Fluid Dynamics, Plasmadynamics, and Lasers Conference. U.S.A., Orlando, FL, July 6-9, 1993. P. 1993-2906.
- Wilcox D.C. Turbulence Modeling for CFD. DCW Industries, Inc., 1994. 460 p.
- Reynolds O. Papers on mechanical and physical subjects. Cambridge: At the University Press, 1901. Vol. II. - 227 p.
- Куценко Ю.Г. Численные методы оценки эмиссионных характеристик камер сгорания газотурбинных двигателей. Екатеринбург-Пермь: УрО РАН, 2006. 140 с.
- Magnussen B.F., Hjertager B.H. On mathematical modeling of turbulent combustion with special emphasis on soot formation and combustion // Symposium (International) on Combustion. 1977. Vol. 16. P. 719-729.
- Curran H.J., Gaffuri P., Pitz W.J., Westbrook C.K. A comprehensive modelling study of n-heptane oxidation // Combust. Flame. 1998. Vol. 114. P. 149-177.
- Баcевич В.Я. Детальные кинетические механизмы горения гомогенных газовых смесей с участием кислородсодержащих окислителей // Успехи химии. 1987. Т. 56, № 5. С. 705-731. English version
- Westbrook C.K, Dryer P.L. Simplified reaction mechanisms for the oxidation of hydrocarbon fuels in flames // Combust. Sci. Tech. 1981. Vol. 27. P. 31-43.
- Бедарев И.А., Федоров А.В. Сравнительный анализ трёх математических моделей воспламенения водорода // Физика горения и взрыва. 2006. Т. 42, № 1. С. 26-33.
- ANSYS 17.2 Help. Документация по программному комплексу ANSYS 14.5.7. URL: www.cadfem-cis.ru (Дата обращения: 06.04.2020)
- Гриценко Е.А., Данильченко В.П., Лукачев С.В., Резник В.Е., Цыбизов Ю.И. Конвертирование авиационных ГТД в газотурбинные установки наземного применения. Самара: СНЦ РАН, 2004. 266 с.
- Соколов В.Д., Ягудин С.В. Коэффициент расхода осесимметричных сужающихся сопл с произвольным контуром // Ученые записки ЦАГИ. 1975. Т 5, № 1. С. 117-121.
- Годунов С.К. Разностный метод численного расчета разрывных решений уравнений гидродинамики // Матем. сб. 1959. Т. 47(89), № 3. С. 271-306.
