К выбору модели турбулентности при численном моделировании нестационарных процессов в камере сгорания газотурбинных двигателей


Авторы

Донских В. В., Савчук А. Т.*, Яковлев А. А.

Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет), 125993, г. Москва, Волоколамское шоссе, д. 4

*e-mail: atsavchuk@mai.education

Аннотация

Выбор применимой модели турбулентности при моделировании внутрикамерных процессов ГТД (газотурбинного двигателя) является одним из решающих шагов в процессе численного моделирования течений с учетом химических реакций в КС (камере сгорания) ГТД определяющих как картину течения, так и горения. Применение неадекватной модели турбулентности приведет к неочевидным, ложным выводам в процессе проектирования и комплексной доводки КС, как высоконадежного изделия в целом. В представленной статье авторы предлагают, к рассмотрению интегральный формальный признак адекватности применяемой модели турбулентности, основанный на предположении однодоменной стохастической природы колебаний примитивных газодинамических переменных (температура, скорость, давление) и массового расхода потока ГВС (газовоздушной смеси) в выходном сечении КС при условии заведомо устойчивого режима работы изделия в целом. Этот подход, по мере накопления экспериментальных данных, позволит объективно формализовать данный шаг процесса проектирования в качестве дополнительного инструмента к широко используемому в расчетной практике критерию Y+. В качестве модели КС использована заведомо устойчивая на крейсерском режиме камера, широко используемая в учебном процессе.

Ключевые слова:

вычислительная гидрогазодинамика, нестационарный процесс, камера сгорания, формальный критерий выбора модели турбулентности, стохастические процессы

Список источников

  1. ANSYS Fluent Theory Guide. Release 19.2 
  2. Savchuk A.T., Yakovlev A.A. Method of the numerical modelling of unstationary processes in the combustion chamber of a gas turbine engine // Journal of Physics 2021: Conference Series. Vol. 1925. DOI: 10.1088/174 2-6596/1925/1/012009
  3. Schlichting H., Gersten K. Boundary Layer Theory // Journal of Fluid Mechanics. 2000. Vol. 415. pp. 346–347. DOI: 10.1017/S0022112000218946  
  4. Грасько Т.В., Карпенко О.Н., Трофимчук М.В. Термогазодинамическое моделирование рабочего процесса в камере сгорания газотурбинного двигателя // Воздушно-космические силы. Теория и практика. 2017. № 1. C. 193–201.
  5. Зельдович Я.Б., Баренблатт Г.И., Либрович В.Б. и т.д. Математическая теория горения и взрыва: М., Наука, 1980.
  6. Исаев А.И., Скоробогатов С.В. Гидродинамическая верификация и валидация численных методов расчета течения в камере сгорания газотурбинного двигателя // Труды МАИ. 2017. № 97.
  7. Лефевр А. Процессы в камерах сгорания ГТД. М.: Мир, 1986.
  8. Онищик И.И., Крылов Б.А., Юн А.А. Моделирование процессов тепло и массообмена в модельных камерах сгорания // Вестник Московского авиационного института. 2009. Т. 16. № 1.
  9. Савчук А.Т., Яковлев А.А. Численное моделирование нестационарных процессов камеры сгорания газотурбинного двигателя // Материалы XIII Международной конференции по прикладной математике и механике в аэрокосмической отрасли (AMMAI’2020). (Алушта. М.: Изд-во МАИ. 2020.). 102 с.
  10. Янышев Д.С., Быков Л.В., Молчанов А.М. Сеточные модели для решения инженерных теплофизических задач в среде ANSYS. ЛЕНАНД, 2018. 

mai.ru — информационный портал Московского авиационного института

© МАИ, 2018-2025