Повышение качества проектных расчетов вязкого потока в малорасходных ступенях центробежного компрессора методами вычислительной газодинамики за счет обоснованного применения различных моделей турбулентности

Аннотация

В работе рассматривается вопрос повышения качества проведения численного эксперимента при расчете вязкого газа в проточной части малорасходной ступени центробежного компрессора. Обосновывается выбор модели турбулентности при создании расчетной модели для расчетов методами вычислительной газодинамики. В качестве объекта исследования выбрана малорасходная ступень с условным коэффициентом расхода Ф=0,008 и относительной шириной на выходе рабочего колеса (РК) b₂/D₂=0,0133. Вопрос качественного моделирования потерь трения в малорасходных ступенях имеет принципиальное значение и напрямую связан с выбором модели турбулентности. Показано, что выбор низкорейнольдсовых моделей турбулентности в случае ненагруженных и безотрывных малорасходных ступеней может быть произведен из числа основных распространенных моделей (Spalart-Allmaras, SST, k-ω) исходя из экономичности расчетов, скорости сходимости, устойчивости решения и адекватности получаемых результатов. Для моделей с пристенной функцией особенно важно качество сеточной модели и соблюдение безразмерного расстояния до стенки y⁺ во всей расчетной области. Для высокорейнольдсовых моделей турбулентности при значениях y⁺=25…50 на всех поверхностях трения расчетной области на оптимальном режиме работы обеспечивается сеточная независимость решения для всей газодинамической характеристики. Недопустимо попадание y⁺ в переходную область 4…15 между вязким подслоем и областью логарифмического профиля скорости.