Numerička simulacija strujanja u višestupanjskom aksijalnom kompresoru

Abstract

Konstrukcija i optimizacija različitih vrsta strojeva je značajno poboljšanja primjenom numeričkih simulacija. Područje istraživanja koje se bavi simuliranjem strujanja fluida naziva se računalna dinamika fluida. Jedna od najznačajnih primjena računalne mehanike fluida je numeričko modeliranje strujanja unutar turbostrojeva. Zbog važnosti uloge turbostrojeva u pretvorbi energije, njihov rad mora biti efikasan i fleksibilan. Kod simuliranja strujanja u turbostrojevima važno je obratiti pažnju na sučelje između rotora i statora. Strujanje u turbostroju se može smatrati periodičnim što omogućava provedbu simulacije samo na dijelu turbostroja, čime se smanjuju potrebni računalni resursi. Dodatno smanjenje računalnih resursa je moguće računanjem stacionarnog stanja unutar turbostroja umjesto tranzijentnog strujanja. U sklopu ovog rada, open source računalni paket OpenFOAM upotrebljen je za simulaciju stlačivog strujanja unutar trostupanjskog kompresora konstruiranog na sveučilištu Aachen. Za sučelje između rotora i statora upotrebljene su dvije različite metode, mixingPlane i overlapGGI. Metoda overlapGGI je izvedenica Generalized Grid Interface metode spajanja nekomfornih numeričkih mreža. Pod pretpostavkom periodičkog strujanja simuliran je samo jedan međulopatični prolaz. Na granicama međulopatičnog prostora kao periodični rubni uvjet primjenjen je cyclicGGI, također izvedenica Generalized Grid Interface metode. Numeričke simulacije provedene su za četiri radne točke, dvije za nominalnu brzine vrtnje te dvije za reduciranu brzinu vrtnje. Rezultati numeričkih simulacija prikazani su obliku polja značajnih fizikalnih veličina, ali također uspoređeni s eksperimentalnim podacima kao što su maseni tok, omjer totalnih tlakova i efikasnost

    Similar works