STAR_Turb (1050992)

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла

CADFEM GmbH  Official ANSYS^, LS-DYNA3D^ and ADAMS^ Distributor

Трансзвуковое течение в межлопаточном

канале осевой газовой турбины

^3.05

Наименования продуктов STAR-CD, в которых данный пример может быть выполнен	STAR-CD v.3.05a for Windows NT 4.0	Разработал Олег Бузыкин, инженер CADFEM GmbH Тел.: (095) 468-8175, тел./факс: (095) 913-2300, e-mail: cadfem@online.ru
Дисциплина	Турбулентные течения сжимаемого газа
Тип анализа	Двумерный, стационарный
Демонстрируются	Создание и адаптация плоской сетки около профиля. Постановка граничных условий для расчета лопаточной решетки.

1. Модель

Решетку лопаток колеса газовой турбины приближенно представим в виде плоской периодической системы профилей (Рис.1). На решетку под углом 45 к фронту набегает поток воздуха с параметрами торможения T₀=288K и p₀=10⁵Па. Уровень турбулентности на входе 2%. Статическое давление в потоке за решеткой в 2.5 раза ниже полного давления на входе (сверхкритический перепад).

Рис.1

2. Подход

Расчетная область строится методом экструзии в виде канала между поверхностями соседних лопаток, продолженного вперед и назад за пределы возмущенной области. Поток – стационарный, сжимаемый и неизотермический. Свойства газа – теплоемкость, вязкость и теплопроводность – постоянны. Используются RNG модификация k- модели турбулентности.

3. Подготовка

Создаем рабочий каталог. Из меню STAR-CD Suite Program Launcher устанавливаем путь к рабочему каталогу (working dir…), размерность задачи (Prosize) принимаем по умолчанию и запускаем пре- пост-процессор (PROSTAR). В окне заставки сбрасываем флажки Resume from Existing File16? и Deselect the Append to Previous Echo File? и входим в PROSTAR (Continue).

4. Геометрия и сетка

Создаем верхний и нижний обводы профиля лопатки. Открываем панель Easy-GUICreating and Importing GeometryCreating Points and SplinesVertices, устанавливаем флажок Create vertex и последовательно вводим координаты в миллиметрах VerticesVertex Location X60.4, Y-12, Z0,Done и так далее: (51.5,3), (27.7,21), (4,8.5), (1.2,4.4), (57.3,-14.5), (56,-12.9), (43.5,2), (21.7,8.4), (7.8,0.1) – всего 10 точек. Отображаем результат: включаем нумерацию PlotNumberVertex, нажимаем кнопку Cell Plot OptionsVertex, выводим на экран Cell Plot. Строим последовательности точек, определяющих участки радиусных затуплений. По концевым точкам обводов (№№6, 10) и заданному радиусу находим центр носового затупления vcen,15,5,10,3,4, VAll, Cell Plot. Определяем цилиндрическую систему координат с началом в этом центре Select a Coordinate System4, Cylindrical, NewPick Origin X Y{по порядку указываем курсором точки 15, 5, 3}Close. Наносим 5 точек (№№21-25) вдоль контура затупления с помощью команды vfil,5,10,5,21. Аналогично поступаем с хвостовым затуплением: vcen,16,1,6,3,2, VAll, Cell Plot, Select a Coordinate System5, Cylindrical, NewPick Origin X Y{по порядку указываем точки 16, 6, 3}Close, vfil,1,6,5,26, VAll, Cell Plot. Чтобы сформировать область течения в виде межлопаточного канала, копируем точки нижней поверхности со сдвигом вверх на величину периода решетки Select a Coordinate System1Set ActiveClose, vgen,2,100,6,30,1,0,50, VAll, Cell Plot. На базе созданных точек проводим сплайны: Zoom In{обводим все точки нижней стенки канала}, Creating Points and SplinesSplinesCreate Spline{по порядку указываем точки с 30 по 26, затем с 1 по 5, затем с 21 по 25}Done, Zoom Off. Аналогично, увеличиваем изображение верхней части канала и строим второй сплайн по точкам 126-130, 106-110, 125-121 (в указанной последовательности) , Zoom Off.

Построим систему базовых точек для разделения поля течения на фрагменты. Вначале выделим пристенные области течения. Для этого ставим около хвостового затупления исходную точку №40 на расстоянии 4мм от поверхности ToolsCoordinate Sys Tool…5Set ActiveClose, vgen,2,12,28,,,4. От этой точки вдоль сплайна №1 строим последовательность эквидистантных точек. Ее удобно составить из трех участков: между точками 28 и 1, 1 и 5, 5 и 23. Соберем указанные точки Cursor Select…{указываем курсором}Done и получим их координаты vspl,1,vset. Эти координаты используем в командах: vspg,1,4,1,40,,,perc,0.0207,0.0517, vspg,1,10,1,43,,,perc,0.0517,0.9022 и vspg,1,4,1,52,,,perc,0.9022,0,9609. Такую же процедуру выполняем для области вблизи верхней стенки канала: ставим исходную точку ToolsCoordinate Sys Tool…1Set ActiveClose, vgen,2,100,40,40,1,0,50 и строим эквидистантно сплайну №2 последовательности vspg,2,4,1,140,,,perc,0.026,0.065, vspg,2,10,1,143,,,perc,0.065,0.8771, vspg,2,4,1,152,,,perc,0.8771,0.9509, VAll, Cell Plot. Полезно выполнить также операцию, гарантирующую сопряжение точек 55 и 155, vgen,2,100,55,,,,50. Наконец, создадим вспомогательные точки, размечающие входную и выходную области течения, причем последнюю сделаем шире, поскольку вихревой след за лопаткой распространяется значительно дальше, чем возмущения вверх по потоку: vgen,3,1,55,155,100,-16, vgen,4,-1,40,140,100,16, VAll, Cell Plot.

Чтобы получить хорошую сетку, фрагменты поверхности (patch), на которых она будет формироваться методом экструзии (extrude), должны иметь 4 угла, по возможности близкие к прямым; длины противолежащих сторон, как правило, должны быть одного порядка. Когда стороны фрагментов не являются прямыми линиями, они должны быть описаны сплайнами. Построим такие сплайны между точками 55, 155 через точку 51 Create Spline{указываем точки 55-51, 155}Done, между точками 40, 140 через точку 45 Create Spline{указываем точки 140, 45-40}Done, между точками 140 и 155 - spl,5,vran,140,155, между точками 45 и 51 - spl,6,vran,45,51. Модифицируем точки сплайнов, в которых будут сходиться углы фрагментов ListsSplines…, Number3, Vertex51Change Signs, Vertex52Change Signs; Number4, Vertex45Change Signs, Vertex43Change Signs; Number5, Vertex143Change Signs, Vertex152Change Signs, Close. Отображаем результат SAll, Cell Plot.

На основе полученных точек и сплайнов создаем фрагменты сетки. Устанавливаем текущий тип ячейки "оболочка" (shell) ToolsCell Tool…Edit, Types Table#5, Cell TypeShellApplyClose, CellClose. Соблюдая закономерность в очередности задания угловых точек фрагментов, вводим команды:

patc,57,56,156,157,10,48,1,20,1000,,,,,,.9, patc,56,55,155,156,16,48,1,20,2000,

patc,51,45,140,155,48,28,1,50,3000, patc,40,39,139,140,16,56,1,20,5000,

patc,39,38,138,139,16,56,1,20,7000, patc,38,37,137,138,10,56,1,20,9000,,,,,,1.1.

Отображаем результат: снимаем флажок PlotNumberVertex, собираем ячейки CAll, выводим на экран Cell Plot. Основная область течения покрыта двумерной сеткой.

Создадим теперь фрагменты сетки в пристенных областях. Восстанавливаем изображение PlotNumberVertex, CNone, Cell Plot. Нам потребуется дополнительная опорная точка – проекция точки 51 на сплайн №1: vspl,1,51 (получили значение криволинейной координаты 0.807382), vspd,1,61,perc,0.8074,inse. Для удобства дальнейших манипуляций, ячейкам пристенной области отведем в таблице отдельный номер ToolsCell Tool…Edit Types, Table#6, Cell TypeShell, Color Table Index6, Apply, Close, CellClose. Вводим команды:

patc,23,5,52,55,10,8,1,20,11000, patc,5,61,51,52,10,8,1,20,12000,

patc,61,2,45,51,48,8,1,50,13000, patc,2,1,43,45,19,8,1,20,14000,

patc,1,28,40,43,9,8,1,10,15000, patc,155,152,110,123,7,8,1,10,16000,

patc,152,143,106,110,35,8,1,40,17000, patc,143,140,128,106,6,8,1,10,18000.

Рис.2

Проверяем результат выполнения команд: снимаем флажок PlotNumberVertex, отпускаем кнопки Cell Plot Display OptionsVertex, Spline, CAll, Cell Plot.

Из полученной двумерной сетки с помощью операции экструзии строим объемную сетку толщиной в 1мм. Убедимся, что текущая система координат – декартова (№1) ToolsCoord Sys Tool…, Close.

Собираем ячейки типа 5 ToolsCell Tool…Table#5, NewType(Current), устанавливаем текущий тип ячейки №1 (Fluid) Cell Tool…Table#1Set Active Type. Вводим строку vcex,1,20000,cset,,,loca,,,1. Аналогично, для ячеек типа 6:

ToolsCell Tool…Table#6, NewType(Current), Cell Tool…Table#4Set Active Type,

vcex,1,20000,cset,,,loca,,,1.

Созданная сетка состоит из несвязных блоков, соответствующих плоским фрагментам, использованным для их построения. Это можно увидеть так: собираем "жидкие" ячейки CNewFluid, устанавливаем светлый фон экрана PlotBackgroundReverse, Cell Plot TypeHidden Surface, Cell Plot, нажимаем кнопку Edge Plot – видны границы между блоками (Рис.2).

Для объединения блоков достаточно устранить совпадающие вершины ячеек на их границах: VNewCell Set, ToolsVertex ToolMerge/ComprssMerge, Vertex Search Startvset, Vertex Tolerance0.001, Apply, Close, Replot - границы исчезли. Отпускаем кнопку Edge Plot. Удаляем лишние ячейки: CellInvert, CellDelete CellsCell Set. Уплотняем незанятые номера ячеек CellCompress, Close и вершин CAll, Vert…NewCell Set, Vert…Merge/ComprssCompress, Vertex Search Startvset, Apply, Close, Vert…Close. Построение сетки завершено (Рис.3) FileSave,16.

Рис.3

5. Свойства материала

Открываем панель Easy-GUISetting Up the AnalysisSelecting Analysis and Physical Models, задаем модель турбулентности Turbulence ModelK-E/RNG. с масштабом 0.01м Length0.01, включаем расчет температуры TemperatureOn, фиксируем выбор Save Settings. Переходим на другую панель Go UpInputting Material Properties и выбираем уравнение состояния идеального газа Fluid PropertiesDensity OptionIdeal GasSave Settings. Кнопкой Full Options открываем окно модуля свойств материала. Поскольку поток трансзвуковой, устанавливаем расчет температуры по уравнению сохранения полной энтальпии Temperature CalculationTotal, в модели турбулентности включаем поправку на сжимаемость RNG Model Compressibility:On. Заполняем поля автоматически генерируемого начального приближения оценочными значениями: U Velocity200, V Velocity100, Pressure60000, TurbulenceMix Len, Intensity0.02, Mixing Length0.01, Temperature288, Characteristic Length Scale0.05, Estimated Max Velocity400. Задаем номер ячейки, для которой установлена реперная величина давления (Reference pressure по умолчанию 110⁵Па) Cell Number for Ref.Press462. Указываем номер ячейки, параметры в которой будут распечатываться на экране и в файле листинга Monitor Cell#3500. Закрываем окно Apply, Close.

6. Граничные области

Характеристики

Тип файла документ

Документы такого типа открываются такими программами, как Microsoft Office Word на компьютерах Windows, Apple Pages на компьютерах Mac, Open Office - бесплатная альтернатива на различных платформах, в том числе Linux. Наиболее простым и современным решением будут Google документы, так как открываются онлайн без скачивания прямо в браузере на любой платформе. Существуют российские качественные аналоги, например от Яндекса.

Будьте внимательны на мобильных устройствах, так как там используются упрощённый функционал даже в официальном приложении от Microsoft, поэтому для просмотра скачивайте PDF-версию. А если нужно редактировать файл, то используйте оригинальный файл.

Файлы такого типа обычно разбиты на страницы, а текст может быть форматированным (жирный, курсив, выбор шрифта, таблицы и т.п.), а также в него можно добавлять изображения. Формат идеально подходит для рефератов, докладов и РПЗ курсовых проектов, которые необходимо распечатать. Кстати перед печатью также сохраняйте файл в PDF, так как принтер может начудить со шрифтами.

Список файлов учебной работы