Верификация математической модели трансзвуковой осевой компрессорной ступени

Аннотация

Представлены результаты верификации и валидации математической модели проточной части трансзвуковой модельной ступени NASA Stage 37 осевого компрессора с данными эксперимента, проведенного NASA в 1970-х гг. В работе представлена последовательность построения математической модели проточной части, а также геометрических моделей лопаточных аппаратов. Математическая модель лопаток рабочего колеса построена на основе геометрии пера лопатки, полученной по результатам расчета напряженно-деформированного состояния методом конечных элементов. При расчете напряженно-деформированного состояния лопатки учитывалось действие газодинамических нагрузок и центробежных сил. Для газодинамических расчетов проведено исследование на сеточную независимость с описанием методики расчета первого пристеночного слоя и обоснован выбор модели турбулентности. Численное исследование течения вязкого газа в проточной части модельной ступени проведено с учетом физического эксперимента NASA. В результате численных исследований построены газодинамические характеристики ступени, а также исследовано распределение параметров потока в расчетных сечениях по высоте проточной части. Полученные газодинамические характеристики на основе разработанной математической модели количественно и качественно соответствуют результатам газодинамических испытаний NASA. Полученная модель может быть использована для дальнейших оптимизационных или иных расчетов методом конечных элементов.