Тепловая и газодинамическая модель охлаждаемой лопатки ГТД в трехмерной сопряженной постановке
В работе рассматривается компьютерная модель охлаждаемой лоптки, выполненная в программе STAR-CD. Модель основана на численном решении полной системы Навье-Стокса и уравнения энергии для жидкости и твердого тела в сопряженной постановке. Приведены поля скоростей, давлений и температур для межлопаточ...
Gespeichert in:
| Veröffentlicht in: | Промышленная теплотехника |
|---|---|
| Datum: | 2004 |
| Hauptverfasser: | , , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Russisch |
| Veröffentlicht: |
Інститут технічної теплофізики НАН України
2004
|
| Schlagworte: | |
| Online Zugang: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/61599 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Zitieren: | Тепловая и газодинамическая модель охлаждаемой лопатки ГТД в трехмерной сопряженной постановке / П.Г Круковский., Д.Д. Юрченко, А.С. Полубинский // Промышленная теплотехника. — 2004. — Т. 26, № 6. — С. 125-127. — Бібліогр.: 3 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1859668812188614656 |
|---|---|
| author | Круковский, П.Г. Юрченко, Д.Д. Полубинский, А.С. |
| author_facet | Круковский, П.Г. Юрченко, Д.Д. Полубинский, А.С. |
| citation_txt | Тепловая и газодинамическая модель охлаждаемой лопатки ГТД в трехмерной сопряженной постановке / П.Г Круковский., Д.Д. Юрченко, А.С. Полубинский // Промышленная теплотехника. — 2004. — Т. 26, № 6. — С. 125-127. — Бібліогр.: 3 назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Промышленная теплотехника |
| description | В работе рассматривается компьютерная модель охлаждаемой лоптки, выполненная в программе STAR-CD. Модель основана на численном решении полной системы Навье-Стокса и уравнения энергии для жидкости и твердого тела в сопряженной постановке. Приведены поля скоростей, давлений и температур для межлопаточного канала, внутренней системы охлаждения и тела лопатки.
Розгляднуто комп’ютерну модель, виконану в програмі STAR-CD для лопатки, що охолоджується. Модель базується на чисельному розв’язку повної системи рівнянь Нав’є-Стокса та рівняння енергії для рідини та твердого тіла в спряженій постановці. Подано поля швидкостей, тисків та температур для міжлопаткового каналу, внутрішньої системи охолодження та тіла лопатки.
Examined in this work is a model of a cooled blade made in program Star-CD. Model is based on the numerical solution of the complete system of Navier-Stokes and energy equation for liquid and solid body in the conjugate setting. The velocity, pressure and temperature fields for blade channel, the internal cooling system and blade body are presented.
|
| first_indexed | 2025-11-30T12:32:53Z |
| format | Article |
| fulltext |
Тепло- и массообменные аппараты
УДК 614.84
П.Г., ЮРЧЕНКО Д.Д., ПОЛУБИНСКИЙ А.С.
Розгляднуто комп’ютерну модель,
вик
В работе рассматривается компью-
терная а
Examined in this work is a model of a
coo
КРУКОВСКИЙ
Ин-т технической теплофизики НАН Украины
ТЕПЛОВАЯ И ГАЗОДИНАМИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ
ОХЛАЖДАЕМОЙ ЛОПАТКИ ГТД
В ТРЕХМЕРНОЙ СОПРЯЖЕННОЙ ПОСТАНОВКЕ
онану в програмі STAR-CD для лопа-
тки, що охолоджується. Модель базу-
ється на чисельному розв’язку повної
системи рівнянь Нав’є-Стокса та рівнян-
ня енергії для рідини та твердого тіла в
спряженій постановці. Подано поля
швидкостей, тисків та температур для
міжлопаткового каналу, внутрішньої сис-
теми охолодження та тіла лопатки.
модель охлаждаемой лоп тки, вы-
полненная в программе STAR-CD. Мо-
дель основана на численном решении
полной системы Навье-Стокса и уравне-
ния энергии для жидкости и твердого тела
в сопряженной постановке. Приведены
поля скоростей, давлений и температур
для межлопаточного канала, внутренней
системы охлаждения и тела лопатки.
led blade made in program Star-CD.
Model is based on the numerical solution
of the complete system of Navier-Stokes
and energy equation for liquid and solid
body in the conjugate setting. The veloc-
ity, pressure and temperature fields for
blade channel, the internal cooling sys-
tem and blade body are presented.
ГТД – газотурбинный двигатель,
CFD – computation гидродинамика). al fluid dynamics (вычислительная
Введение
Расчет температ а лопаток турбин
в
ования, которые,
ка
ния, позволяющие моделировать реальные тече-
р у
урного режим
сопряженной постановке связан с моделирова-
нием гидродинамики потоков и теплообмена об-
текаемых деталей турбомашин и детальным ис-
следованием структуры потока в лопаточных ап-
паратах в условиях, когда существенную роль иг-
рает сжимаемость газового потока при трансзву-
ковых режимах обтекания [1].
Экспериментальные исслед
к известно, проводятся на натурных моделях,
содержат в себе серьезные недостатки, связанные
с большим объемом и стоимостью эксперимен-
тальных работ, ограниченностью получаемой ин-
формации и, кроме того, в ряде случаев невоз-
можностью адекватно моделировать процессы
теплообмена в реальных течениях. В то же время
практические задачи гидродинамики и теплооб-
мена, как правило, допускают полную математи-
ческую формулировку и численную реализацию
решения. Поэтому при расчете температурного
режима лопаток турбомашин все большее значе-
ние приобретают численные методы исследова-
ния и теплообмен, анализировать структуру пото-
ка, прогнозировать форму проточной части, обес-
печивающую минимальные потери энергии и
приемлемые у овни температ р в достаточно ши-
роком диапазоне режимов работы лопаток.
Современное развитие численного моделиро-
вания дает возможность проводить расчет темпе-
ратурного режима рабочих лопаток турбин в
трехмерной сопряженной постановке, однако
проблема верификации и наладки модели се еще в
остается актуальной, так как для этого требуется
экспериментальная или как минимум литератур-
ная информация.
Цели исследования
Целью да разработка нной работы является
тр йехмерно компьютерной модели межлопаточ-
ного канала, тела лопатки и канала охлаждения
для расчета полей скоростей, давлений и темпера-
тур лопатки, а также анализа коэффициентов теп-
лоотдачи на поверхности лопатки.
ISSN 0204-3602. Пром. теплотехника, 2004, т. 26, № 6 125
Тепло- и массообменные аппараты
Методы исследования
Для решения задачи была создана трехмерная
компьютерная модель в CFD-пакете STAR-CD
(рис.1, 2). Этот процесс включает в себя импорт
геометрии лопатки в среду STAR-CD, ее коррек-
цию, генерацию сетки, выбор оптимальной тол-
щины и характера разбивки пограничного слоя,
подбор необходимых параметров релаксаций.
Общее число ячеек составило более чем 1 млн. В
расчетах была использована модель турбулентно-
сти для высоких чисел Рейнольдса в ядре потока
(HI-Reynolds), а также модель Norris&Reynolds
для описания пограничного слоя [2]. На границе
раздела твердое тело - жидкость выполнялись
условия сопряжения
Рис. 1. Общий вид и расчетная сетка
охлаждаемой лопатки ГТД.
Рис. 2. Общий вид и расчетная сетка межло-
паточного канала и лопатки ГТД с указанием
расчетной сетки.
Рис. 3. Поле скоростей
в межлопаточном канале.
.
Задача решалась в стационарной постановке с
двойной точностью, при этом были удовлетворе-
ны критерии для невязок каждого из уравнений.
Время расчета одного варианта на компьютере с
процессором Pentium 4 2400 MHz, составляло
около 6 часов.
а)
б)
Рис. 4. Поле давлений в межлопаточном канале
(а), в системе охлаждения лопатки (б).
126 ISSN 0204-3602. Пром. теплотехника, 2004, т. 26, № 6
Тепло- и массообменные аппараты
Обсуждение результатов
В результате расчетов были получены поля
скоростей, давлений, температур для межлопа-
точного канала, канала охлаждения и самой ло-
патки, а также поле коэффициента теплоотдачи на
поверхности лопатки (рис. 3-6).
Рис. 5. Поле температур на поверхности
лопатки ГТД.
Рис. 6. Поле коэффициентов теплоотдачи
на поверхности лопатки.
Верификация описанной выше модели была
осуществлена путем сравнения полученных ре-
шений с известными методиками [3] определения
коэффициентов теплоотдачи на поверхности ло-
патки.
Выводы
Предложенная модель позволяет получать поля
температур, скоростей и давлений в межлопаточ-
ном канале, канале охлаждения лопатки, а также
коэффициентов теплоотдачи на поверхности ло-
патки ГТД. Методика решения описанной в статье
задачи может быть использована для расчета и
других обтекаемых объектов сложной формы.
Очевидно, что применение CFD-технологий для
данного класса задач дает возможность проводить
анализ и оптимизацию теплообменных процессов
с меньшими, по сравнению с экспериментальны-
ми, затратами времени и средств.
ЛИТЕРАТУРА
1. Соколовский Г.А., Гнесин В.И. Расчет сме-
шанных течений в решетках турбомашин.- Ки-
ев: Наук. думка, 1981.- 184 с.
2. STAR-CD version 3.15, Methodology, CD Аdapco
Group, Computational Dynamics Limited, 2001.
3. Халатов А.А., Кащенко А.А., Халатов С.А.. Те-
плообмен и гидродинамика на торцевой по-
верхности криволинейных каналов и сопловых
аппаратов турбин // Пром. теплотехника.-
1990.- Т. 12,- № 4.- С. 30-38.
Получено 11.10.2004 г.
ISSN 0204-3602. Пром. теплотехника, 2004, т. 26, № 6 127
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-61599 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 0204-3602 |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-11-30T12:32:53Z |
| publishDate | 2004 |
| publisher | Інститут технічної теплофізики НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Круковский, П.Г. Юрченко, Д.Д. Полубинский, А.С. 2014-05-08T07:56:25Z 2014-05-08T07:56:25Z 2004 Тепловая и газодинамическая модель охлаждаемой лопатки ГТД в трехмерной сопряженной постановке / П.Г Круковский., Д.Д. Юрченко, А.С. Полубинский // Промышленная теплотехника. — 2004. — Т. 26, № 6. — С. 125-127. — Бібліогр.: 3 назв. — рос. 0204-3602 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/61599 614.84 В работе рассматривается компьютерная модель охлаждаемой лоптки, выполненная в программе STAR-CD. Модель основана на численном решении полной системы Навье-Стокса и уравнения энергии для жидкости и твердого тела в сопряженной постановке. Приведены поля скоростей, давлений и температур для межлопаточного канала, внутренней системы охлаждения и тела лопатки. Розгляднуто комп’ютерну модель, виконану в програмі STAR-CD для лопатки, що охолоджується. Модель базується на чисельному розв’язку повної системи рівнянь Нав’є-Стокса та рівняння енергії для рідини та твердого тіла в спряженій постановці. Подано поля швидкостей, тисків та температур для міжлопаткового каналу, внутрішньої системи охолодження та тіла лопатки. Examined in this work is a model of a cooled blade made in program Star-CD. Model is based on the numerical solution of the complete system of Navier-Stokes and energy equation for liquid and solid body in the conjugate setting. The velocity, pressure and temperature fields for blade channel, the internal cooling system and blade body are presented. ru Інститут технічної теплофізики НАН України Промышленная теплотехника Тепло- и массообменные аппараты Тепловая и газодинамическая модель охлаждаемой лопатки ГТД в трехмерной сопряженной постановке Heat and fluid-flow model of refrigerated blade of GTE in three-dimensional adjoint target setting Article published earlier |
| spellingShingle | Тепловая и газодинамическая модель охлаждаемой лопатки ГТД в трехмерной сопряженной постановке Круковский, П.Г. Юрченко, Д.Д. Полубинский, А.С. Тепло- и массообменные аппараты |
| title | Тепловая и газодинамическая модель охлаждаемой лопатки ГТД в трехмерной сопряженной постановке |
| title_alt | Heat and fluid-flow model of refrigerated blade of GTE in three-dimensional adjoint target setting |
| title_full | Тепловая и газодинамическая модель охлаждаемой лопатки ГТД в трехмерной сопряженной постановке |
| title_fullStr | Тепловая и газодинамическая модель охлаждаемой лопатки ГТД в трехмерной сопряженной постановке |
| title_full_unstemmed | Тепловая и газодинамическая модель охлаждаемой лопатки ГТД в трехмерной сопряженной постановке |
| title_short | Тепловая и газодинамическая модель охлаждаемой лопатки ГТД в трехмерной сопряженной постановке |
| title_sort | тепловая и газодинамическая модель охлаждаемой лопатки гтд в трехмерной сопряженной постановке |
| topic | Тепло- и массообменные аппараты |
| topic_facet | Тепло- и массообменные аппараты |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/61599 |
| work_keys_str_mv | AT krukovskiipg teplovaâigazodinamičeskaâmodelʹohlaždaemoilopatkigtdvtrehmernoisoprâžennoipostanovke AT ûrčenkodd teplovaâigazodinamičeskaâmodelʹohlaždaemoilopatkigtdvtrehmernoisoprâžennoipostanovke AT polubinskiias teplovaâigazodinamičeskaâmodelʹohlaždaemoilopatkigtdvtrehmernoisoprâžennoipostanovke AT krukovskiipg heatandfluidflowmodelofrefrigeratedbladeofgteinthreedimensionaladjointtargetsetting AT ûrčenkodd heatandfluidflowmodelofrefrigeratedbladeofgteinthreedimensionaladjointtargetsetting AT polubinskiias heatandfluidflowmodelofrefrigeratedbladeofgteinthreedimensionaladjointtargetsetting |