Численное моделирование кавитационных потоков

Выполнена адаптация физико-математической модели и метода расчета  3D-гидродинамики для моделирования  нестационарных процессов в элементах проточного тракта гидротурбины. Для моделирования кавитационных течений модифицирован CFD-код SigmaFlow. Разработаны модели для описания турбулентных  течений в  сложных криволинейных областях, в т.ч. в элементах проточного тракта турбин, основанные на использовании уравнений переноса рейнольдсовых напряжений. Проведены верификационные расчеты по данным результатов экспериментов представляющих интерес с точки зрения моделирования течений в отсасывающих трубах за рабочим колесом гидротурбины, т.е. закрученных течений в изогнутых каналах. Показано, что выбранный класс моделей позволяет адекватно воспроизводить компоненты средней скорости, тензора турбулентных напряжений и динамику пространственных вихревых структур.

Рис. 1. Расчетная сетка и результаты численного моделирования безкавитационного обтекания NACA0015. угол атаки 3°.

Рис. 2. Мгновенные распределения плотности двухфазной среды и изоповерхности l2  при обтекании профиля NACA6602. s=1,06. угол атаки 6°: время в относительных величинах (T/Tref).

 

а)

б)

в)

Рис. 3. Осредненные по времени распределения: а) плотности, б) давления, в) модуля скорости

Публикации:

  1. Д.А. Дектерев, А.А. Дектерев, С.И. Шторк Экспериментальное и численное исследование прецессирующего вихревого ядра в условиях сильной закрутки потока. Журнала СФУ» ‑ серия «Техника и технологии», №5, 2012, 487-494.
  2. Дектерев А.А., Минаков А.В., Платонов Д.В. Саяно-Шушенская ГЭС: семь раз отмерить. Наука из первых рук. Новосибирск, 2012, 5 (47), с. 54-61.
  3. Платонов Д. В. , Минаков А. В., Дектерев А. А., Сентябов А. В. Численное моделирование пространственных течений с закруткой потока. Компьютерные исследования и моделирование. 2012, Т. 1, №2, с. 161–172. 
  4. А.В. Сентябов, А.А. Гаврилов, А.А. Дектерев, А.В. Минаков, Анализ RANS моделей турбулентности применительно к расчёту стационарного течения в отсасывающей трубе гидротурбины TURBINE-99. Вычислительная механика сплошных сред. – 2013. – Т. 6, № 1. – c.  86-93.
  5. Платонов Д.В., Дектерев А.А., Минаков А.В., Сентябов А.В., Пылев И.М. Математическое моделирование нестационарных явлений в гидротурбине Саяно-Шушенской ГЭС. Труды Академэнерго, №1, 2013, 73-84.