Нажмите сюда для просмотра на русском ...

The 3D_E software system for calculation of gas flow in axial turbomachine.
V.N.Koterov, V.M.Krivtsov, V.M.Zubov, A.V.Shipilin

The software system 3D_E has the aim to simulate the 3D gas flow in multistage axial turbomachines (turbines, compressors) to give a researcher the tools for investigating the real features of gas motion in devices considered. Numerical 3D modeling will allow to receive additional data to experimental ones and to improve the device working facilities.

The 3D_E Software System takes into account the given losses of the full pressure due to some real physical processes and the blowing of a cooling gas from the surfaces of the turbine blades. It is realized for IBM PC 486 DX-4-100 (or upper) within MS DOS media. We have also some version of the System for high efficiency computers with RISC processors. The computer modeling of the flow is based on 3D Euler equations with additional terms describing the entropy growth due to some viscid effects, turbulent mixing or any other dissipated physical processes. All flows within all channels between the blades of each blade row (stators or rotors) are considered as the same, that the process of generation of long wave axial disturbances is ignored (the last may take plaice in some flow regimes). The governing equations of gas flow within the interblades channels of stators are written with the use of motionless system of coordinates and within the interblades channels of rotors - with the use of rotating one. The numerical solution for the motionless and rotating regions are joint at the expense of requirements based on the continuity of the mass, impulse end energy fluxes. The calculation of these fluxes are carried out with the use of axial average values. This axial average allows to avoid the high frequency pulsation of the flow and to reach its average stationary state (the last - due to numerical iterative procedure).

The experience of computer simulation shows that the numerical technique for turbomachine flow modeling must satisfy to some requirements of accuracy. 3D_E System uses the original implicit finite difference scheme providing sufficient conservation of mass and other stagnation flow parameters (such as enthalpy and/or entropy) in the case of inviscid flow and without blowing.

To Researсh Workgroup PageTo
Research Workgroup Page

Click here to see it in Englich...

Комплекс программ 3D_E для расчета течения газа в осевой турбомашине
В.И.Зубов, В.Н.Котеров, В.М.Кривцов, А.В.Шипилин

Комплекс программ 3D_E предназначен для расчета пространственных течений газа в проточных частях многоступенчатых осевых турбомашин (турбин, компрессоров) с целью изучения особенностей реальных движений рабочего тела в данных устройствах. Осуществляемое с помощью программ комплекса трехмерное моделирование во многом может заменить или, по крайней мере, дополнить натурные эксперименты, необходимые для повышения эксплуатационных характеристик существующих турбомашин и для проектирования новых.

Моделирование движения газа в программном комплексе 3D_E осуществляется с учетом заданных распределенных потерь полного давления в области течения и вдува охлаждающего газа с поверхности лопаток в рабочую зону. Комплекс реализован на ЭВМ IBM PC 486 DX-4- 100 в среде MS DOS (версия 5.0 и выше). Имеется также версия комплекса для высокопроизводительных ЭВМ с RISC-процессорами. Расчет проводится на основе численного интегрирования трехмерной системы уравнений Эйлера, в которые введены дополнительные члены, учитывающие возрастание энтропии потока за счет эффектов вязкости, турбулентного перемешивания и иных диссипативных физических процессов. Течения газа во всех межлопаточных каналах отдельного венца трбомашины (статора или ротора) считаются идентичными, т. е. не рассматривается процесс возбуждения длинноволновых окружных возмущений потока (последнее может иметь место в некоторых режимах течения). Уравнения движения газа в межлопаточных каналах статоров записываются в неподвижной, а в межлопаточных каналах роторов - во вращающейся системах координат. Численные решения в неподвижных и вращающихся расчетных областях стыкуются за счет выполнения условий непрерывности потоков массы, импульса и энергии. При вычислении этих потоков в описываемой версии комплекса проводится их усреднение по окружному направлению, что позволяет избавиться от высокочастотных пульсаций течения и рассчитывать среднее стационарное состояние потока. Расчет последнего проводится итерационным путем.

Опыт компьютерного моделирования показвает, что на качество вычислительной процедуры, применяемой для моделирования течения газа в турбомашинах, накладываются жесткие требования. В программном комплексе 3D_E используется оригинальная неявная разностная схема, обеспечивающая повышенную точность выполнения законов сохранения массы, а также других параметров торможения потока (таких как энтальпия и/или энтропия) в случае невязкого потока и при отсутствии выдувов охлаждающего воздуха.

To Researсh Workgroup PageTo
Research Workgroup Page