|
Рис.1. Конструкция колеса по
опытам Хауэрда [5]. Жидкость
поступает снизу по короткой трубе.
Труба и продолжающий ее кожух
неподвижны. Втулка с закрепленными
на ней 14 лопатками вращается со
скоростью 140 об/мин. Внешний радиус
колеса - 9 дюймов. Рассматривается
закрытое колесо, покрывной диск над
лопатками вращается вместе с ними.
(864 x 542; 37,9 Kb) |
|
Рис.2. Схема расчетной области.
Рассматривается один
межлопаточный канал и
соответствующие ему сектора
входного участка и диффузора. На
твердых поверхностях втулки,
кожуха и лопаток ставятся условия
прилипания, на боковых границах
входа и диффузора - условия
вращательной симметрии.
(317 x 328; 3,0 Kb) |
|
Рис.3. Сетка входного участка. 35
узлов от начала расчетной области
до входа в колесо, 25 узлов от втулки
до кожуха. Сгущение узлов к твердым
поверхностям и входу в
межлопаточный канал. Построение
пространственной сетки
вращательной трансляцией а
(367 x 387; 7,5 Kb) |
|
Рис.4. Сетка межлопаточного
канала. 30 узлов вдоль лопатки, 31
между лопатками. Сгущение ко всем
границам канала. Построение
пространственной сетки от втулки
до покрывного диска равномерной
трансляцией.
(604 x 213; 7,5 Kb) |
|
Рис.5. Схема построения профиля
лопатки [5]. Изгибы описаны
окружностями заданного радиуса,
центры которых расположены по
другой окружности с центром на оси
вращения
(350 x 357; 2,8 Kb) |
|
Рис.6. Сетка диффузора. 13 узлов по
длине диффузора, из них первые 5 со
стороны лопаточного блока
соответствуют твердым стенкам
диффузора. Построение
пространственной сетки от втулки
до кожуха равномерной трансляцией.
(400 x 394; 8,4 Kb) |
|
Рис.7. Канальный вихрь в начале
развития течения
(555 x 331; 11,6 Kb) |
|
Рис.8. Поведение течения во
вращающемся канале. Ориентация
канала, направление действия сил,
наблюдаемые структуры течения
(535 x 392; 25,9 Kb) |
|
Рис.9. Схема расположения
измерительных сечений [5].
(864 x 768; 5,8 Kb) |
|
Рис.10А. Течение в колесе по
материалам статьи Хауэрда, сечения
вдоль межлопаточного канала [5]: сечение 2
(237 x 285; 24,3 Kb) |
|
Рис.10Б. Течение в колесе по
материалам статьи Хауэрда, сечения
вдоль межлопаточного канала [5]: сечение 3
(240 x 297; 23,7 Kb) |
|
Рис.10В. Течение в колесе по
материалам статьи Хауэрда, сечения
вдоль межлопаточного канала [5]: сечение 4
(243 x 328; 23,8 Kb) |
|
Рис.10Г. Течение в колесе по
материалам статьи Хауэрда, сечения
вдоль межлопаточного канала [5]: сечение 5
(265 x 328; 25,4 Kb) |
|
Рис.11. Профили скорости в сечении
¦2 по данным статьи Хауэрда, слева
сторона разрежения, справа -
стоорона давления [5]. Кривые сняты с
первой картинки рис.10.
(970 x 604; 11,9 Kb) |
|
Рис.12А. Вектор скорости у входа в
межлопаточный канал. Представлено
поле касательных векторов
относительной скорости на средней
между втулкой и кожухом сеточной
поверхности в разных вариантах
решения: 1. Базовый турбулентный
(365 x 137; 4,8 Kb) |
|
Рис.12Б. Вектор скорости у входа в
межлопаточный канал. Представлено
поле касательных векторов
относительной скорости на средней
между втулкой и кожухом сеточной
поверхности в разных вариантах
решения: 2. Оценка по углу входа
(402 x 141; 5,1 Kb) |
|
Рис.12В. Вектор скорости у входа в
межлопаточный канал. Представлено
поле касательных векторов
относительной скорости на средней
между втулкой и кожухом сеточной
поверхности в разных вариантах
решения: 3. Оценка из
баланса завихренности
(344 x 133; 4,5 Kb) |
|
Рис.13А. Поле полной скорости
(заливка), приблизительно
соответствующей направлению
основного течения. Представлено
поле относительной скорости на
средней между втулкой и кожухом
сеточной поверхности в варианте 1
(387 x 286; 8,7 Kb) |
|
Рис.13Б. Поле одной из компонент скорости
(контур), приблизительно
соответствующей направлению
основного течения. Представлено
поле относительной скорости на
средней между втулкой и кожухом
сеточной поверхности в варианте решения 1
(392 x 281; 3,0 Kb) |
|
Рис.13В. Поле полной скорости
(заливка), приблизительно
соответствующей направлению
основного течения. Представлено
поле относительной скорости на
средней между втулкой и кожухом
сеточной поверхности в варианте 2
(389 x 284; 8,7 Kb) |
|
Рис.13Г. Поле одной из компонент скорости
(контур), приблизительно
соответствующей направлению
основного течения. Представлено
поле относительной скорости на
средней между втулкой и кожухом
сеточной поверхности в варианте решения 2
(386 x 275; 3,0 Kb) |
|
Рис.13Д. Поле полной скорости
(заливка), приблизительно
соответствующей направлению
основного течения. Представлено
поле относительной скорости на
средней между втулкой и кожухом
сеточной поверхности в варианте 3
(384 x 282; 8,0 Kb) |
|
Рис.13Е. Поле одной из компонент скорости
(контур), приблизительно
соответствующей направлению
основного течения. Представлено
поле относительной скорости на
средней между втулкой и кожухом
сеточной поверхности в варианте решения 3
(387 x 272; 2,9 Kb) |
|
Рис.14А. Расчитанные профили
скорости в сечении ¦2
(517 x 467; 7,2 Kb) |
|
Рис.14Б. Расчитанные профили
скорости в сечении ¦3
(574 x 490; 7,8 Kb) |
|
Рис.14В. Расчитанные профили
скорости в сечении ¦4
(632 x 513; 8,5 Kb) |
|
Рис.14Г. Расчитанные профили
скорости в сечении ¦5
(685 x 561; 9,5 Kb) |
|
Рис.15. Нормальная компонента
скорости вблизи входа в колесо
(сечение 1' на рис.9 - сеточная
поверхность), ориентация
иллюстрации: сверху - втулка, снизу -
кожух, слева - сторона разрежения,
справа - сторона давления
(385 x 169; 3,2 Kb) |
|
Рис.16. Расходная и тангенциальная
скорости, линии тока основного
течения. Заливка - безразмерная
скорость, нормальная к плоскости
сечения
(864 x 768; 90,6 Kb) |
|
Рис.17. Интенсивность и линии тока
вторичных течений. Заливка - модуль
безразмерной скорости течения в
плоскости сечения
(864 x 768; 104,7 Kb) |
|
Рис.18. Общий вид моделируемого
колеса [11]. Показан вращающийся блок
втулки с обтекателем и
закрепленными на нем 20 лопатками
(313 x 233; 23,7 Kb) |
|
Рис.19. Схема моделируемой части
установки. Зазором отделена
неподвижная стенка диффузора у
втулки. Кожух и труба неподвижны
(319 x 284; 21,3 Kb) |
|
Рис.20. Модель блока с
бестелесными лопатками (310 x 219; 18,0 Kb) |
|
Рис.21. Чертеж профиля лопатки и
формы изгибов [11]
(511 x 515; 111,7 Kb) |
|
Рис.22. Построение контуров
лопатки (размеры в мм)
(448 x 439; 4,6 Kb) |
|
Рис.23. Сетка на развертке
лопатки. 70 узлов по длине лопатки, 48
узлов от втулки до кожуха. 7 ячеек
вблизи кожуха соответствуют
области зазора над лопаткой.
Расположение сеточных линий у
передней кромки описывает ее
закругление с одинаковой точностью
по всей высоте лопатки. Узлы сетки
сгущены ко всем границам
Распределение полутолщины лопатки
в миллиметрах (369 x 397; 10,0 Kb) |
|
Рис.24. Анализ данных статьи [11].
Точки соответствуют измерениям на
схемах поперечных сечений канала,
распределения аппроксимированы
полиномами второго порядка
(483 x 478; 4,7 Kb) |
|
Рис.25. Принятое распределение по
поверхности развертки. По
известным вблизи втулки и кожуха в
шести сечениях канала значениям
построено гладкое распределение по
всей площади
(366 x 391; 4,5 Kb) |
|
Рис.26. Детализация закругленных
кромок лопатки на сетке. Узлы сетки
к передней и верхней кромкам
лопатки сгущены таким образом,
чтобы закругление было описано
примерно одинаковым числом узлов
вдоль всей длины кромки (слева -
передняя кромка, справа - верхняя
кромка)
(407 x 193; 5,3 Kb) |
|
Рис.27. Упрощенная схема
расположения измерительных
сечений по данным [11]. Плоскость
последнего сечения частично
выходит за пределы межлопаточного
канала и захватывает часть
диффузора вблизи втулки
(864 x 768; 9,6 Kb) |
|
Рис.28. Измерительные сечения на
пространственной модели.
Представлена упрощенная схема
сетки межлопаточного канала, в
реальных сечениях учитывается
область зазора между верхней
кромкой лопатки и кожухом.
Плоскость последнего сечения
расположена симметрично
относительно лопаток
(864 x 768; 16,3 Kb) |
|
Рис.29. Сетка входного участка в
плоскости симметрии. 30 узлов от
начала расчетной области до входа в
межлопаточный канал. 48 узлов от
втулки до кожуха (количество и
расположение из условия совпадения
с сеткой канала). Сгущение узлов к
началу канала, ортогонализация
сетки у обтекателя
(330 x 388; 10,5 Kb) |
|
Рис.30. Модель межлопаточного
канала для построения его сетки
(292 x 395; 7,8 Kb) |
|
Рис.31. Сетка входа в межлопаточный
канал со стороны втулки
(443 x 317; 9,4 Kb) |
|
Рис.32. Многоблочная сетка в
диффузоре, продолжение втулки
(526 x 350; 13,2 Kb) |
|
Рис.33А. Схема построения
граничной линии диффузора
(179 x 166; 5,6 Kb) |
|
Рис.33Б. Модель сетки основного
блока в диффузоре
(459 x 234; 7,6 Kb) |
|
Рис.34. Сетка начала
диффузора. Выделена область
стыковки центрального блока сетки
диффузора с межлопаточным каналом.
Узкие блоки соответствуют торцам
лопаток
(625 x 265; 11,0 Kb) |
|
Рис.35. Детализация зазора между
лопаткой и кожухом в торцевом и
основном блоках сетки диффузора,
показана поверхность стыковки
межлопаточного канала и диффузора
(269 x 268; 5,2 Kb) |
|
Рис.36. Модель торцевого блока.
Начальный участок линии диффузора
соответствует ожидаемому
направлению выгиба следа за
лопаткой, далее линия выгибается
обратно до перпендикулярного
положения
(237 x 299; 3,2 Kb) |