Параметры эжектора
Дипломная работа - Разное
Другие дипломы по предмету Разное
опроса, проведенного анализа литературы и на основе уже проведенных раiетов, был выбран базовый вариант для постановки задачи.
Исходные данные: одноступенчатый эжектор с 7 шевронами с центральным соплом активного газа.
Активный газ - воздух , Tа = 285 К, Gа =0.148 кг/с
Пассивный газ- воздух, Tа = 285 К, Gа =0.0264 кг/с
Таким образом, цель нашей работы состоит в обработке и верификации раiетной модели эжектора с шевронами на основе экспериментально полученных в ИТПМ данных, с подробным исследованием основных характеристик смешения, на основе которого необходимо сделать выводы о преимуществах такой конструкции эжектора.
Для достижения заданной цели в данной работе были поставлены следующие задачи:
1.Верификация раiетных данных численного моделирования с помощью имеющихся опытных результатов.
2.Анализ процесса смешения посредством визуализации картины течения в камере смешения.
.Поиск наилучшего критерия для оценки завершенности и эффективности смешения активного и пассивного газов в эжекторе.
2. Численное моделирование
2.1 Исходные данные
Все раiеты производились в программном продукте CFX5 предназначенном для трехмерных раiетов газодинамических течений. CFX5 решает систему нестационарных уравнений Навье - Стокса записанных в виде законов сохранения с учетом вязкости и турбулентности, при этом использовалась "SST" (Shear-Stress Transport) двухпараметрическая модель турбулентности, являющаяся разновидностью стандартной k-? модели Ментера:
. Уравнение неразрывности
2. Уравнение движения
3. Уравнение энергии
. Закон Джоуля
5. Уравнение Менделеева - Клапейрона
6. Закон Фурье.
.
.
.
.
.
.
Двенадцать уравнений и двенадцать неизвестных, а именно: ?, u, ?х, ?у, ?z, ?xy, ?xz, ?yz, е,`q, Т, Р.
Учитываются трение и теплопроводность.
Всю геометрию строим в Solid Works. Файл записывается в формате IGES. Затем импортируем в CFX5. Для уменьшения объема вычислений, размер сектора выбирается как минимальный элемент симметрии.
Рис. 2.1 - Общий вид раiетного сектора в CFX5.
2.2 Геометрия эжектора и шевронов
На рисунке 2.1 представлена общая геометрия системы эжектор-сопло, которая использовалась в экспериментах и при численном моделировании. На рисунке 2.2 показана подробная геометрия сверхзвукового сопла, а на рисунке 2.3 - сопловой насадок с использовавшимися шевронами.
Рисунок 2.1. Геометрия эжектора.
Рисунок 2.2. Геометрия сопла.
Геометрия насадков содержит шевроны (7 штук) в виде треугольников, вырезанных в конической поверхности и примыкающих друг к другу без промежутков.
Рис 2.3. Геометрия насадка с шевронами.
2.3 Особенности построения сетки при раiете эжектора с шевронами
В целях соответствия CFX-модели реальному течению, необходимо было обеспечить более детальный вариант сетки при раiете варианта с шевронами, как более сложного и представляющего непосредственный интерес. Основные особенности применявшейся сетки перечислены ниже.
Основная величина ячеек - 2мм. На её основе строится сетка вдали от границ и прочих областей, нуждающихся в более точном представлении.
Рисунок 2.4. Основная конфигурации сетки.
В пограничном слое существуют высокие градиенты всех параметров поперечном направлении, а в продольном направлении они очень малы. Поэтому для уменьшения объемов вычислений используют опцию инфляции, т.е. в поперечном направлении пристеночную область разбиваем с мелким шагом, а в продольном с более крупным. Ячейки имеют форму призм. В данной опции задаем следующие параметры сетки:
Количество слоев - 10
Коэффициент уменьшения толщены ячеек - 1.3
Толщина пограничного слоя - 1.0
Пример разбиения сетки в зоне пограничного слоя с учетом инфляции показан на рис. 2.5.
Рисунок 2.5. Пограничный слой на нижней и верхней поверхностях сопла.
Затем создаем сгущения сетки в зонах с большими градиентами изменения параметров. Функция Mesh Control. В них мы задаем параметры сгущения сетки (рисунок 2.6).
Нижняя и верхняя поверхности сопла:
Размер элемента сетки = 0,8
Коэффициент уменьшения толщены ячеек = 1,2
Радиус = 0
Рисунок 2.6.
Камера смешения:
Размер элемента сетки = 1,2
Коэффициент геометрической прогрессии = 1,2
Радиус = 5,0
Рисунок 2.7. Сетка в горле и дозвуковом диффузоре.
Горло и дозвуковой диффузор (рисунок 2.7):
Размер элемента сетки = 1,5
Коэффициент геометрической прогрессии = 1,2
Радиус = 5,0
Входная часть трубы:
Размер элемента сетки = 0,6
Коэффициент геометрической прогрессии = 1,2
Радиус = 0
Строим еще 4 Mesh Control для линии, которая располагается на границе смешения потоков (рисунок 2.8) активного и пассивного газа, с параметрами:
ПараметрMesh Control 1Mesh Control 2Mesh Control 3Mesh Control 4Размер элемента1,20,80,80,9Радиус0,04,04,04,0Коэффициент геометрической прогрессии1,21,31,31,3
Рисунок 2.8.
Для плоскостей задаем следующие граничные условия:
Втекание - для входа активного и пассивного газа (рисунок 2.9)
Рисунок 2.9
OPENING - для зоны выхода смеси. Означает возможность и втекания и вытекания потока (Рис. 2.10)
Рисунок 2.10
На боковых плоскостях задаются