Течения и теплообмен в каналах и вращающихся полостях

Description

Рассматриваются течения и теплообмен в межлопаточных каналах и вращающихся кавернах газовых турбин и компрессоров. Обобщается опыт численного решения осредненных по Рейнольдсу уравнений Навье-Стокса на неструктурированных сетках на основе метода конечных объемов и реализации различных компонентов вычислительного алгоритма. Обсуждаются вопросы поддержки численных расчетов, в том числе создание геометрической модели, построение сетки, реализация вычислительного алгоритма на современных многопроцессорных системах. Приводятся результаты расчетов течений и теплообмена в межлопаточных каналах и кавернах, ограниченных подвижными и неподвижными стенками, и изучаются особенности сопряженного теплообмена во вращающихся полостях.\nДля научных работников, специализирующихся в области вычислительной газовой динамики и теплообмена, инженерно-технических работников, занимающихся проектированием газовых турбин, а также преподавателей, аспирантов и студентов соответствующих специальностей высших учебных заведений. Предисловие......Page 3 Факторы, влияющие на производство двигательной техники......Page 8 Характеристики газотурбинных двигателей......Page 10 Области применения средств численного моделирования (Computational Fluid Dynamics)......Page 15 Использование расчетных средств при проектировании и оптимизации......Page 16 Имеющиеся публикации......Page 20 Глава 1. Разработка и реализация прикладного программного обеспечения......Page 28 Математическое моделирование......Page 29 Системное и функциональное наполнение программного комплекса......Page 32 Построение математической модели......Page 35 Дискретизация основных уравнений......Page 47 Расчетные сетки......Page 53 Организация программного кода......Page 63 Верификация и утверждение результатов......Page 79 Пакеты вычислительной газодинамики......Page 81 Глава 2. Дискретизация уравнений Навье-Стокса на основе метода конечных объемов......Page 88 Основные уравнения......Page 89 Метод конечных объемов......Page 90 Расчет потоков через грани контрольного объема......Page 93 Невязкие потоки......Page 95 Вязкие потоки......Page 99 Дискретизация по времени......Page 101 Решение системы разностных уравнений......Page 105 Ускорение сходимости......Page 115 Дискретизация уравнений Навье-Стокса на подвижных сетках......Page 128 Обтекание профиля......Page 145 Колебания решетки профилей......Page 155 Глава 3. Моделирование турбулентных течений и постановка граничных условий на стенке......Page 168 Методы моделирования турбулентных течений......Page 169 Модели турбулентности и их классификация......Page 176 Уравнения модели турбулентности......Page 182 Метод пристеночных функций......Page 197 Слабые граничные условия......Page 204 Низкорейнольдсовые модели турбулентности......Page 206 Турбулентный пограничный слой на плоской пластине......Page 212 Влияние градиента давления и вдува на турбулентный теплообмен плоской пластины......Page 216 Турбулентное течение в межлопаточном канале компрессора......Page 224 Глава 4. Сопряженное тепловое моделирование компонентов газовых турбин......Page 232 Подходы к сопряженному тепловому моделированию......Page 233 Схема сопряженного теплового анализа......Page 236 Цикл нагружения......Page 241 Основные расчетные соотношения......Page 243 Численная реализация......Page 246 Расчет коэффициента теплоотдачи......Page 254 Тепловые граничные условия......Page 256 Построение неструктурированной сетки......Page 261 Ускорение счета......Page 264 Течение и теплообмен в круглой трубе......Page 268 Сопряженный теплообмен диска при осевом подводе рабочего тела......Page 274 Глава 5. Течения и теплообмен в кавернах модельных конфигураций......Page 279 Входные и выходные параметры задачи......Page 280 Основные конфигурации каверн......Page 283 Течение, индуцированное вращением диска......Page 284 Течение между двумя коаксильными вращающимися дисками......Page 301 Диск, вращающийся в корпусе......Page 309 Каверна с осевым подводом газа......Page 325 Каверны с осевым и радиальным вытеканием......Page 327 Влияние внешнего осевого потока на течение и теплообмен в каверне......Page 330 Лабиринтные уплотнения......Page 335 Течение и теплообмен в каверне с осевым подводом рабочего тела......Page 338 Теплообмен вращающегося диска с отверстиями......Page 348 Глава 6. Течения и теплообмен в кавернах газовых турбин......Page 362 Влияние вдува на течение и потери полного давления в межлопаточном канале......Page 363 Течение и теплообмен в каверне, образованной зазором между ротором и статором......Page 373 Течение и сопряженный теплообмен в каверне турбины низкого давления......Page 388 Течение и сопряженный теплообмен в каверне компрессора......Page 396 Течение и теплообмен в камере предварительной закрутки......Page 401 Течение и теплообмен в конической каверне......Page 406 Течения и теплообмен в компонентах газотурбинного двигателя......Page 410 Заключение......Page 438 Приложение А. Линеаризация уравнений Навье-Стокса......Page 440 Приложение Б. Предобусловливание уравнений Навье-Стокса......Page 450 Приложение В. Низкорейнольдсовые модели турбулентности......Page 453 Список литературы......Page 457