Болдырев Сергей Владимирович

Проведено численное моделирование отрывного турбулентного течения вязкого сжимаемого газа за диафрагмой в цилиндрическом канале при наложенных колебаниях расхода. Использована высокорейнольдсовая квадратичная k-ε модель турбулентности. Предложено генерировать наложенные пульсации путем периодического изменения во времени площади выходного сечения канала с применением деформирующейся расчетной сетки. Моделирование выполнено в диапазоне частот 37-377 Гц при среднем объемном расходе 191,89 м3/ч и относительной амплитуде колебаний 0,7. Результаты расчетов представлены в виде распределений коэффициента поверхностного трения на стенке и зависимости длины отрывной зоны от числа Струхаля. Подтверждено значительное сокращение средней длины отрывной зоны при больших частотах пульсаций, однако данный эффект сильно занижен по сравнению с экспериментальными данными. Сделан вывод о необходимости модификации квадратичной k-ε модели турбулентности.

В системах управления, распределения и транспортировки газов в большей степени характерны нестационарные режимы нежели установившееся. Однако методы расчета и проектирования таких систем основываются на данных о параметрах стационарных или квазистационарных течений. В связи с ростом потребления энергоносителей и совершенствования систем управления, с точки зрения энергосбережения и повышения энергетической эффективности, необходимо иметь более точное представление о характере течений в нестационарных режимах. Одним из факторов, влияющих на преобразование течения газа в нестационарное, является изменение расхода потребителями. Поэтому, в настоящей работе для более глубокого понимания особенностей таких потоков исследуется относительно простое течение в длинной цилиндрической трубе с наложенными пульсациями расхода, вызванными периодическим открытием-закрытием заслонки.