Настройка математической модели для описания горения газообразного топлива c учётом уточнения геометрии расчётной области - Митрофанова, Юлия Александровна; Загитов, Ренат Азгарович; Трусов, Пётр Валентинович (Вычислительная механика сплошных сред, 2020)
Представлены постановка и результаты численного исследования задачи горения газообразного топлива в камере сгорания газотурбинного двигателя наземного применения. Принято, что газовоздушная смесь является однофазным многокомпонентным реагирующим потоком. Для описания турбулентного течения в камере сгорания применён подход осреднения по Рейнольдсу уравнений Навье-Стокса. Для замыкания системы этих уравнений использовалась SST-модель турбулентности. Для нахождения скорости образования компонентов смеси применена комбинированная EDM/FRC модель горения. На основе сопоставления данных предварительных расчётов в рамках этой постановки и экспериментов было выдвинуто предположение, что получаемое различие в данных обусловливается технологическими отклонениями и нанесением теплозащитного покрытия на стенки жаровой трубы. С целью его проверки по найденному из аэродинамических испытаний коэффициенту расхода воздуха изменялась геометрия расчётной области. Далее проводилось уточнение параметров математической модели (настройка модели) как на исходной, так и на новой геометрии. Предложена методика настройки математической модели рассматриваемой задачи по трём параметрам: турбулентным числам Прандтля и Шмидта и коэффициенту, ограничивающему скорость горения. Верификация модели осуществлена путём численных экспериментов на трёх конструктивных вариантах жаровой трубы. Расчёты с уточнёнными данными показали, что изменение геометрии позволяет более корректно представить горение в турбулентном потоке: так, по средней неравномерности температурного поля результаты практически совпадают с экспериментальными данными. За счёт корректировки геометрии расчётной области также удалось установить расположение и величину максимальной неравномерности температуры. Созданная уточнённая математическая модель для описания горения газообразного топлива в камере сгорания газотурбинного двигателя пригодна для дальнейшей оптимизации конструкции камеры сгорания.