Авторы
Веселов К. Е.,
Евдокимов О. А.*
Рыбинский государственный авиационный технический университет имени П. А. Соловьёва, РГАТУ, ул. Пушкина, 53, Рыбинск, Ярославская область, 152934, Россия
*e-mail: yevdokimov_oleg@mail.ru
Аннотация
Приведены результаты бесконтактных измерений газодинамики сектора противоточной камеры сгорания газотурбинного двигателя. Особые затруднения для экспериментальных измерений в конструктивно сложной форме камеры сгорания с применением PIV метода представляют пристеночные течения из-за ограниченного доступа лазерного пучка, однако полученные результаты могут быть использованы в качестве достоверного валидационного базиса для расчетных исследований. Представлены данные по сопоставлению результатов численного моделирования на основании RANS, URANS и гибридных вихреразрешающих подходов с экспериментальными измерениями. Показано, что наиболее достоверные подходы к описанию гидрогазодинамики течения – гибридные вихреразрешающие модели SBES и DES обеспечивают высокий уровень точности расчетов с отклонением относительно эксперимента не более 9÷16 %. Таким образом, целесообразно говорить о применимости SBES подхода для инженерных задач в связи с меньшим уровнем требований, предъявляемых к расчетной сетке.
Ключевые слова:
противоточная камера сгорания, гибридные модели турбулентности, численное моделирование, PIV, бесконтактные измерения
Список источников
- Lefebvre A.H., Ballal D.R. Gas Turbine Combustion: Alternative Fuels and Emissions (eds.) // CRC Press, 2010. 537 p.
-
Benini E. (ed.). Review of the New Combustion Technologies in Modern Gas Turbines // Progress in Gas Turbine Performance. 2013. DOI: 10.5772/54403
-
Liu W. et al. Experimental Study on Instability Characteristics of Low-Swirl Flames in a Multinozzle Combustor With Different Swirling Arrays // Journal of Engineering for Gas Turbines and Power. 2017. Vol. 139, № 6.
-
Okada M. et al. A fluorescent PIV technique for turbo-machinery flows // J. Phys.: Conf. Ser. 2023. Vol. 2511, № 1. DOI: 10.1088/1742-6596/2511/1/012021
-
Veretennikov S.V., Evdokimov O.A. Visualization and PIV-study of the formation of a cooling film when flowing around the leading edge of the gas turbine nozzle blade // J. Phys.: Conf. Ser. 2019. Vol. 1421, № 1.
-
Sung Y., Choi G. Non-intrusive optical diagnostics of co- and counter-swirling flames in a dual swirl pulve-rized coal combustion burner // Fuel. 2016. Vol. 174. pp. 76–88. DOI: 10.1016/j.fuel.2016.01.011
-
Grohmann J. et al. Comparison of the Combustion Characteristics of Liquid Single-Component Fuels in a Gas Turbine Model Combustor // Volume 4A: Combustion, Fuels and Emissions. Seoul, South Korea: American Society of Mechanical Engineers, 2016. DOI: 10.1115/GT 2016-56177
-
Иноземцев А.А. и др. Разработка и применение бесконтактной технологии исследования процессов горения в камере сгорания газотурбинного двигателя // Теплофизика и аэромеханика. 2015. Т. 22, № 3. С. 373–383.
-
Gubaidullin I.T. et al. Optical-electronic spectrometric system for monitoring combustion processes in the combustion chamber of gas turbine engine // PNRPU Aerospace Engineering Bulletin. 2015. № 41. С. 59–71.
-
Feng Y. et al. Experimental and Numerical Investigation of the Non-Reacting Flow in a High-Fidelity Heavy-Duty Gas Turbine DLN Combustor // Energies. 2022. Vol. 15, № 24. DOI: 10.3390/en15249551
-
Yao Q. et al. Effects of Primary Jets on the Flow Field and Outlet Temperature Distribution in a Reverse-Flow Combustor // Aerospace. 2025. Vol. 12, № 3. 182 p. DOI: 10.3390/aerospace12030182
-
Гаврилов А.А., Дектерев А.А. Применение PANS модели турбулентности для расчета течения в модельной радиально-осевой гидротурбине Francis‑99 // Журн. Сиб. федер. ун-та. Техника и технологии. 2022. Т. 15, № 6. С. 726–738.
-
Menter F.R., Lechner R., Matyushenko A. Best Practice: RANS Turbulence Modeling in Ansys CFD. Version 1.0. Ansys Germany GmbH, 2021. 95 p.
-
Amaya J. Unsteady coupled convection, conduction and radiation simulations on parallel architectures for combustion applications. Fluid Dynamics, INPT, 2010. 281 p.
-
Bulat G., Jones W. P., Marquis A. J. Large Eddy Simulation of an industrial gas-turbine combustion chamber using the sub-grid PDF method // Proceedings of the Combustion Institute. 2013. Vol. 34, № 2. pp. 3155–3164. DOI: 10.1016/j.proci.2012.07.031
-
Kong F. et al. Modeling of spray flame in gas turbine combustors with LES and FGM // Fuel. 2022. Vol. 325.
-
Zubrilin I.A., Gurakov N.I., Matveev S.G. Lean Blowout Limit Prediction in a Combustor with the Pilot Flame // Energy Procedia. 2017. Vol. 141. pp. 273–281.
-
Программа «ActualFlow». Версия 1.17.3: руководство пользователя. – Новосибирск, 2012. 175 с.
-
ГОСТ Р 8.585-2001. Термопары. Номинальные статические характеристики преобразования.
-
Speziale, C.G., Sarkar S., Gatski, T.B. Modelling the pressure–strain correlation of turbulence: an invariant dynamical systems approach // J. Fluid Mech. 1991. Vol. 227. pp. 245–272.
-
Menter F., Kuntz M., Bender R. A Scale-Adaptive Simulation Model for Turbulent Flow Predictions // 41st Aerospace Sciences Meeting and Exhibit. Reno, Nevada: American Institute of Aeronautics and Astronautics, 2003.
-
Menter F., Egorov Y. A Scale Adaptive Simulation Model using Two-Equation Models // 43rd AIAA Aerospace Sciences Meeting and Exhibit. 2005.
-
Gritskevich M.S. et al. Development of DDES and IDDES Formulations for the k-ω Shear Stress Transport Model // Flow Turbulence Combust. 2012. Vol. 88, № 3. pp. 431–449.