Пример 3. Теплообмен при обтекании лопатки са

Проведем моделирование теплообмена при обтекании турбулентным потоком сопловой лопатки с конвективной системой охлаждения. Геометрия расчетной области и заданные граничные условия представлены на рис. 7.15.

Характер обтекания профиля лопатки можно оценить, анализируя рис. 7.16 и 7.17. На рис. 7.16 представлено поле распределения числа Маха в расчетной области, а на рис. 7.17 - поле распределения статического давления в расчетной области

Распределение статического давления, полученного в ходе решения, и его сопоставление с экспериментальными данными представлено на рис. 7.18.

Рис. 7.15 Геометрия расчетной области и заданные граничные условия

Рис. 7.16 Поле распределения числа Маха в расчетной области

Рис. 7.17 Поле распределения статического давления в расчетной области

Рис. 7.18 Распределение статического давления по длине профиля и сопоставление результатов расчета с экспериментальными данными

Распределение температуры металла по длине профиля для вариантов расчета с различными МТ и сопоставление результатов расчетов с экспериментальными данными представлено на рис. 7.19.

Распределение температуры металла по длине профиля, полученное при расчете с применением v²-f МТ и сопоставление результатов расчета с экспериментальными данными представлено на рис. 7.20.

Распределения интенсивности турбулентности для разных МТ представлено на рис. 7.21.

Удовлетворительное совпадение расчетных и экспериментальных данных по распределению температуры стенки по профилю получено при использовании четырехпараметрической МТ v²-f.

Рис. 7.19 Распределение температуры металла по длине профиля: сопоставление результатов расчетов с применением различных МТ с экспериментальными данными

Рис. 7.20 Распределение температуры металла по длине профиля: сопоставление результатов расчета с применением v²-f МТ с экспериментальными данными

Это можно объяснить спецификой генерации кинетической энергии в районе входной кромки. Значительное завышение температуры стенки в районе спинки соответствует недостаточно физичному поведению модели турбулентности в трансзвуковой области и скачке уплотнения.

 

 

Рис. 7.21 Распределение температуры металла по длине профиля: сопоставление результатов расчета с применением v²-f МТ с экспериментальными данными

7-28