Создание геометрической модели и расчетной сетки

Для проведения расчетов на первом этапе должна быть создана геометрическая модель и построена расчетная сетка в ее области. С этой целью нами используется программа - генератор сетки "Gambit".

Как показано на рис. 10.1, камера сгорания представляет собой довольно сложную конструкцию с точки зрения выполнения ее компьютерной модели, а тем более построение в ее области расчетной сетки. Качественная сетка в такой модели будет содержать не менее одного миллиона элементов и для ее полного расчета потребуется значительное время, например при использовании стандартного двух ядерного компьютера, не менее трех суток.

Рис. 10.1. Упрощенный сегмент жаровой трубы камеры сгорания (3-d модель) с распределением температурных полей в плоскости проходящей через ось горелки внутреннего ряда

С целью сокращения компьютерного времени расчета в модель введены некоторые упрощения:

- модель течения предполагает двухмерный подход.

- не учитывается конструктивные особенности форсунки.

- предполагается равномерное распределение топлива на входе в объем жаровой трубы

- закрутка потока от лопаточных завихрителей не учитывается.

- отсутствует неравномерность подвода воздуха через пояса отверстий жаровой трубы, предполагается щелевой подвод с эквивалентной площадью.

а б

Рис. 10.2. Пространственная модель камеры сгорания (а) и двухмерная расчетная область с нанесенной сеткой (б)

В программе "Камера" автоматизирован очень трудоемкий процесс создания геометрической модели камеры сгорания. Для этого создаются журнальные файлы *.jou, которые обрабатываются программами "Gambit" и "Fluent". В окне с результатами расчета присутствует пункт меню "Export".

После вызова данного пункта будет доступно окно, позволяющее настроить параметры экспорта в программы Gambit и Fluent необходимые для осуществления двухмерного расчета камеры сгорания. Поскольку журнальные файлы создаются практически мгновенно, то решено создавать сразу все варианты, а не использовать выбор конкретного варианта. Папка, используемая для взаимодействия с программами Gambit и Fluent, первоначально должна быть пустой. Журнальные файлы программ Gambit и Fluent не будут корректно выполнены, если будут существовать файлы, в которые они сохраняют свои данные. Имя данной папки не должно содержать русских букв (это ограничение программ Gambit и Fluent).

Последовательно выполняются расчеты:

1) газодинамика на холодном режиме

2) процессы горения

3) расчет оксидов азота

В зависимости оттого, какой вариант будет выбран в программе Fluent будут включены в расчет соответствующие дифференциальные уравнения.

Обязательно необходимо ввести и количество итераций, то есть количество приближений во время расчета в программе Fluent для достижения схождения результатов. Рекомендуется количество итераций устанавливать не менее 1000. Меньшее количество итераций сократит время расчета, но при этом ухудшит точность полученных результатов.

После настройки параметров, для создания журнальных файлов, необходимо нажать на кнопку "создать журнальные файлы".

После этого программу "Камера" целесообразно закрыть с сохранением всех параметров. После длительного расчета программами Gambit и Fluent необходимо открыть программу "Камера" ранее сохраненными параметрами, и выполнить действие "Импорт 2D расчета", это действие позволит сравнивать результаты 1D и 2D расчетов.

Оглавление