DOI: https://doi.org/10.20535/2305-9001.2015.74.48947

VORTEX NUMERICAL MODELING AND BOUNDARY LAYER CONTROL IN DIFFUSER CHANELS

Федор Кирчу, Николай Богданов, Пейман Мохаммади, Али Джалали

Abstract


This paper presents the results of numerical simulation of turbulent flows in plane symmetric diffuser. Investigates the influence of an opening angle of the diffuser on the aerodynamic characteristics. Also examines the impact of passive methods of control of the boundary layer as the separation walls and the control vanes on the aerodynamic characteristics of the diffuser. The aim of present investigation is modeling with the help of methods of numerical gas dynamic flow at diffuser with different opening angle, numbers М≤0,5 and following comparing numerical calculation and experimental data.

Keywords


diffuser channel; numerical modeling; vorticity; passive methods of vorticity control

References


Greitzer E. M. Coupled compressor diffuser flow in stability. Journal of aircraft. 1977. Vol. 14, No.3. Р. 233-238.

Gerasimenko V. P., Osipov E. V. Parametricheskij analiz harakteristik kol'cevogo diffuzora. Aviacionno-kosmicheskaya tekhnika i tekhnologiya. Nauchno-tekhnicheskij zhurnal. Kharkiv. HAI. 2008. No. 6 (53). p. 84-89.

Yudin A. Yu. Issledovanie osesimmetrichnyh diffuzorov vyhlopnyh patrubkov turbomashin so special'nym vduvom potoka. Aviacionno-kosmicheskaya tekhnika i tekhnologiya. Nauchno-tekhnicheskij zhurnal. Kharkiv : HAI. 2011. No. 3 (80). p. 80-84.

Rusanov A. V., Ershov S. V., Isakov B. V. Aehrodinamicheskoe usovershenstvovanie protochnoj chasti turbiny GTD na osnove raschetov trekhmernogo vyazkogo techeniya. CHast' 2. Perekhodnoj diffuzor i stupen' silovoj turbiny. Aviacionno-kosmicheskaya tekhnika i tekhnologiya. Nauchno-tekhnicheskij zhurnal. Kharkiv: HAI. 2004. No.8 (16). p. 46-50.

Binder Ya. I. Razrabotka i primenenie metoda rascheta rabochej harakteristiki pryamolinejnyh pryamougol'nyh diffuzorov. Tr. amerik. obshch. inzh.-mekh. Ser. EHnergeticheskie mashiny i ustanovki. 1983. No. 1. p. 84-88.

Stron R. K., S. Dzh. Klajn. Metod rascheta ploskih i osesimmetrichnyh diffuzorov, osnovannyj na opredelenii zapasa po otryvu Tr. amerik. obshch. inzh.-mekh. Ser. Teoreticheskie osnovy inzhenernyh raschetov. 1983. No. 1. p. 115-121.

Gouz S., Klajn S. Dzh. Raschet maksimal'nogo vosstanovleniya davleniya v ploskih diffuzorah. Tr. amerik. obshch. inzh.-mekh. Ser. Teoreticheskie osnovy inzhenernyh raschetov. 1978. No. 4. p. 130-138.

Tereshchenko Yu. M., Lastivka I. A., Volyanskaya L. G. , Doroshenko E. V. Chislennyj raschet techeniya v ploskom simmetrichnom diffuzore. EHnergosberegayushchie tekhnologii i oborudovanie. 2011. No. 6. p. 19-22.

Bardina Dzh, Lirio A., Klajn S. Dzh., Ferziger Dzh. H., Dzhonston Dzh. P. Metod rascheta techeniya v ploskih diffuzorah. Tr. amerik. obshch. inzh.-mekh. Ser. Teoreticheskie osnovy inzhenernyh raschetov. 1981. No. 2. p. 260-267.

Reno L. R., Dzhonston Dzh. P., Klajn S. Dzh. Harakteristiki i raschet ploskih diffuzorov s pryamolinejnoj os'yu. Tr. amerik. obshch. inzh.-mekh. Ser. Teoreticheskie osnovy inzhenernyh raschetov. 1967. No. 1. p. 160-172.

Foks D. A., Klajn S. Dzh. Rezhimy techeniya v krivolinejnyh dozvukovyh diffuzorah. Tekhnicheskaya mekhanika. 1962. No. 3. p. 3-11.

Ehzhdzhazhi Dzh. Neustojchivyj otryv potoka i maksimal'noe vosstanovlenie davleniya v dvumernyh diffuzorah p pryamolinejnymi stenkami. Tr. amerik. obshch. inzh.-mekh. Ser. Teoreticheskie osnovy inzhenernyh raschetov. 1980. No. 3. p. 97-104.

Lohman R. P., Markovski S., Brukman E. Zakruchennoe techenie v kol'cevyh diffuzorah s konicheskimi stenkami. Tr. amerik. obshch. inzh.-mekh. Ser. Teoreticheskie osnovy inzhenernyh raschetov. 1979. No. 2. p. 143-149.

Reno L. R., Dzhonston Dzh. P. Metod opredeleniya harakteristik ploskih bezotryvnyh diffuzorov. Tr. amerik. obshch. inzh.-mekh. Ser. Teoreticheskie osnovy inzhenernyh raschetov. 1967. No. 3. p. 216-230.

Chzhen P. Upravleniya otryvom potoka Moscow : Mir, 1979. 365p.

Tereshchenko Yu. M. Aehrodinamicheskoe sovershenstvovanie lopatochnyh apparatov kompressorov. Moscow: Mashinostroenie, 1987. 168p.

Dejch M. E., Zaryankin A. E. Gazodinamika diffuzorov i vyhlopnyh patrubkov turbomashin. Moscow : EHnergiya, 1980. 384 p.

Migaj V. K., Gudkov EH. I. Proektirovanie i raschet vyhodnyh diffuzorov turbomashin. Leningrad : Mashinostroenie, 1981. 272 p.

Menter F. R. Two-equation eddy viscosity turbulence models for engineering applications. AIAA Journal. 1994. No. 11. - P. 1299-1310.

Menter F. R. Zonal two Equation k-ω Turbulence Models for Aerodynamic Flows. A/AA 93-2906. 1993.

Yun A. A. Teoriya i praktika modelirovaniya turbulentnyh techenij s teploobmenom, smesheniem, himicheskimi reakciyami i dvuhfaznyh techenij. Moscow. 2009. 272 p.

Gerasimenko V. P., Tkachuk A. S., Yacyshin A. A. O polyarah ploskih diffuzorov. Energetichnі ta teplotekhnіchnі procesi j ustatkuvannya. 2012. p. 137-142.

Ul'ev L.M. Laminarnoe techenie i teploobmen v soosnyh konicheskih kanalah himiko-tehnologicheskogo oborudovanija: dis. d-ra teh. nauk: 06.12.2007. Ul'ev Leonid Mihajlovich; Kharkiv . HAI, 2007. 526 p.


GOST Style Citations


1. Greitzer E. M. Coupled compressor diffuser flow in stability / E. M. Greitzer // Journal of aircraft. - 1977. - Vol. 14, № 3. - Р. 233-238. 

2. Герасименко В. П. Параметрический анализ характеристик кольцевого диффузора / В. П. Герасименко, Е. В. Осипов // Авиационно-космическая техника и технология. Научно-технический журнал. - Х. : ХАИ. - 2008. - № 6 (53). - С. 84-89. 

3. Юдин А. Ю. Исследование осесимметричных диффузоров выхлопных патрубков турбомашин со специальным вдувом потока / А. Ю. Юдин // Авиационно-космическая техника и технология. Научно-технический журнал. - Х. : ХАИ. - 2011. - № 3 (80). - С. 80-84. 

4. Русанов А. В. Аэродинамическое усовершенствование проточной части турбины ГТД на основе расчетов трехмерного вязкого течения. Часть 2. Переходной диффузор и ступень силовой турбины / А. В. Русанов, С. В. Ершов, Б. В. Исаков [и др.] // Авиационно-космическая техника и технология. Научно-технический журнал. - Х. : ХАИ. - 2004. - № 8 (16). - С. 46-50. 

5. Биндер Я. И. Разработка и применение метода расчета рабочей характеристики прямолинейных прямоугольных диффузоров / Я. И. Биндер // Тр. америк. общ. инж.-мех. Сер. Энергетические машины и установки. - 1983. - № 1. - С. 84-88. 

6. Строн Р. К. Метод расчета плоских и осесимметричных диффузоров, основанный на определении запаса по отрыву / Р. К. Строн, С. Дж. Клайн // Тр. америк. общ. инж.-мех. Сер. Теоретические основы инженерных расчетов. - 1983. - № 1. - С. 115-121. 

7. Гоуз С. Расчет максимального восстановления давления в плоских диффузорах / С. Гоуз, С. Дж. Клайн // Тр. америк. общ. инж.-мех. Сер. Теоретические основы инженерных расчетов. - 1978. - № 4. - С. 130-138. 

8. Терещенко Ю. М. Численный расчет течения в плоском симметричном диффузоре / Ю. М. Терещенко, И. А. Ластивка, Л. Г. Волянская, Е. В. Дорошенко // Энергосберегающие технологии и оборудование. – 2011. - № 6. – C. 19-22. 

9. Бардина Дж. Метод расчета течения в плоских диффузорах / Дж. Бардина, А. Лирио, С. Дж. Клайн, Дж. Х. Ферзигер, Дж. П. Джонстон // Тр. америк. общ. инж.-мех. Сер. Теоретические основы инженерных расчетов. - 1981. - № 2. - С. 260-267. 

10. Рено Л. Р. Характеристики и расчет плоских диффузоров с прямолинейной осью / Л. Р. Рено, Дж. П. Джонстон, С. Дж. Клайн // Тр. америк. общ. инж.-мех. Сер. Теоретические основы инженерных расчетов. - 1967. - № 1. - С. 160-172. 

11. Фокс Д. А. Режимы течения в криволинейных дозвуковых диффузорах / Д. А. Фокс, С. Дж. Клайн // Техническая механика. - 1962. - № 3. - С. 3-11. 

12. Эжджажи Дж. Неустойчивый отрыв потока и максимальное восстановление давления в двумерных диффузорах с прямолинейными стенками / Дж. Энджаи, Дж. П. Джонстон // Тр. америк. общ. инж.-мех. Сер. Теоретические основы инженерных расчетов. - 1980. - № 3. - С. 97-104. 

13. Лохман Р. П. Закрученное течение в кольцевых диффузорах с коническими стенками / Р. П. Лохманн, С. Марковски, Е. Брукман // Тр. америк. общ. инж.-мех. Сер. Теоретические основы инженерных расчетов. - 1979. - № 2. - С. 143-149. 

14. Рено Л. Р. Метод определения характеристик плоских безотрывных диффузоров / Л. Р. Рено, Дж. П. Джонстон // Тр. америк. общ. инж.-мех. Сер. Теоретические основы инженерных расчетов. - 1967. - № 3. - С. 216-230. 

15. Чжен П. Управления отрывом потока / П. Чжен. – М. : Мир, 1979. – 365с. 

16. Терещенко Ю. М. Аэродинамическое совершенствование лопаточных аппаратов компрессоров / Ю. М. Терещенко. – М. : Машиностроение, 1987. – 168с. 

17. Дейч М. Е. Газодинамика диффузоров и выхлопных патрубков турбомашин / М. Е. Дейч, А. Е. Зарянкин. – М. : Энергия, 1980. – 384 с. 

18. Мигай В. К. Проектирование и расчет выходных диффузоров турбомашин / В. К. Мигай, Э. И. Гудков. – Л. : Машиностроение, 1981. – 272 с. 

19. Menter F. R. Two-equation eddy viscosity turbulence models for engineering applications / F. R. Menter // AIAA Journal. - 1994. - № 11. - P. 1299-1310. 

20. Menter F. R. Zonal two Equation k-ω Turbulence Models for Aerodynamic Flows / F. R. Menter // A/AA 93-2906. - 1993. 

21. Юн А. А. Теория и практика моделирования турбулентных течений с теплообменом, смешением, химическими реакциями и двухфазных течений / А. А. Юн. - М., 2009. - 272 с. 

22. Герасименко В. П. О полярах плоских диффузоров / В. П. Герасименко, А. С. Ткачук, А. А. Яцышин // Енергетичні та теплотехнічні процеси й устаткування. – 2012. – С. 137-142. 

23. Ульев Л.М. Ламинарное течение и теплообмен в соосных конических каналах химико-технологического оборудования: дис. д-ра тех. наук: 06.12.2007 / Ульев Леонид Михайлович; ХАИ. – Х., 2007. – 526 с.





Copyright (c) 2020 Journal of Mechanical Engineering NTUU "Kyiv Polytechnic Institute"