Турбомашины CFX

[pugach 8]

Считаю, что стационару нельзя верить на режимах малых подач.

Про нестационар пока сказать не могу.

[kol 12]

Считаю, что стационару нельзя верить на режимах малых подач.

Про нестационар пока сказать не могу.

Профессионально занимаешься насосами?

[pugach 8]

Да

[flow 2]

... Область противотока на входе (которая появляется в реальной машине) в расчете доходит до границы входа, насколько далеко ее не взять....

 

А какое ГУ на входе? не статическое ли давление?

[n-r 62]

Стандартный подход для расчета лопаточных машин, что в CFX, что в NUMECA - один межлопаточный канал, граница ротор-статор - поверхность смешения, стационарный расчет. В NUMECA такой подход ловит эксперимент на бОльшей части рабочей характеристики. Исключения - срывные характеристики, помпаж, т.е. там, где у вас роль нестационарных эффектов определяющая. Считать чистый нестационар, это значит строить сетку всей машины 360 градусов, плюс сам нестационарный расчет - в условиях поточных расчетов и небольших компьютерных мощностей многих предприятий задача нереально тяжелая. А если у вас многоступенчатые машины - можете про нестационар забыть. Есть дополнительные подходы NLH (метод нелинейного гармонического анализа), тоже расчет одного межлопаточного канала, однако нестационарность, связанная с ротор-статор взаимодействием, считается полностью, плюс учет неравномерного подвода-отвода, по нашим прикидкам временные затраты по сравнению со стационарным счетом больше раз 7, в то время как чистый нестационар, это раз в 500-1000 затратнее стационара по времени.

[pugach 8]

На входе полное давление, на выходе - массовый расход

[n-r 62]

На входе полное давление, на выходе - массовый расход

 

А это зачем так? Если полные параметры на входе, то статика на выходе.

[pugach 8]

Для насосников главное определить напор при заданной подаче (расходе). Поэтому с одной стороны задается расход.

Я все время задаю расход на выходе, полное давление на входе. Особо актуально это в случае расчета кавитационных характеристик, когда определяется зависимость напора от давления на входе.

 

Вообще, конечно, попробую для режима <0,5 Qопт поменять ГУ местами, посмотрю, что получится.

[n-r 62]

Расход тоже со статикой задается вроде как. Мы обычно ставим расход на входе, на выходе статику.

[flow 2]

для компрессоров также задаю вход - полное давление, выход - расход. Для турбин: вход - расход, выход - статика. Но описанная вами ситуация с противотоком на входе встречалась только при установке ГУ на входе - статическое давление. Но у меня задачи с газовой средой, возможно с жидкостью есть свои нюансы

[pugach 8]

Тут я должен уточнить на счет совпадения-несовпадения характеристик:

По центробежным насосам со спиральным отводом при моделировании полной проточной части и задании интерфейсов типа "frozen rotor" сходимость результатов, действительно достаточно хорошая, даже далеко от оптимального режима.

 

По многоступенчатым насосам, при моделировании по 1 каналу колесо-статор-колесо-статор-колесо-статор на режимах меньше 0,8 уже наблюдается существенное несоответствие. Полную постановку на нерасчетных режимах не считал, не было необходимости.

 

Для описанных выше вариантов та ошибка, которую я описывал (бесконечный противоток на входе) не так существенно отражается на результатах, как для осевых насосов, в которых величина напора насоса оказывается близка к потерям из-за наличия противотока.

[n-r 62]

А что с чем сравнивали? КПД, мощность и пр. как из эксперимента брали? Снимали мощность на валу скорее всего, значит КПД в расчете и в эксперименте разные (в расчете гидравлический, в эксперименте с учетом потерь). Как пересчитывали один КПД в другой?

 

Ну и плюс, моделировали ли уплотнения?

 

По напору обычно хорошее совпадение в приличных диапазонах.

Изменено 3 апреля 2015 пользователем n-r

[kol 12]

Стандартный подход для расчета лопаточных машин, что в CFX, что в NUMECA - один межлопаточный канал, граница ротор-статор - поверхность смешения, стационарный расчет. В NUMECA такой подход ловит эксперимент на бОльшей части рабочей характеристики. Исключения - срывные характеристики, помпаж, т.е. там, где у вас роль нестационарных эффектов определяющая. Считать чистый нестационар, это значит строить сетку всей машины 360 градусов, плюс сам нестационарный расчет - в условиях поточных расчетов и небольших компьютерных мощностей многих предприятий задача нереально тяжелая. А если у вас многоступенчатые машины - можете про нестационар забыть. Есть дополнительные подходы NLH (метод нелинейного гармонического анализа), тоже расчет одного межлопаточного канала, однако нестационарность, связанная с ротор-статор взаимодействием, считается полностью, плюс учет неравномерного подвода-отвода, по нашим прикидкам временные затраты по сравнению со стационарным счетом больше раз 7, в то время как чистый нестационар, это раз в 500-1000 затратнее стационара по времени.

"В NUMECA такой подход ловит эксперимент на бОльшей части рабочей характеристики" - В NUMECA работали из под Linux (типа кае линукс)?

" Есть дополнительные подходы NLH (метод нелинейного гармонического анализа), тоже расчет одного межлопаточного канала, однако нестационарность, связанная с ротор-статор взаимодействием, считается полностью, плюс учет неравномерного подвода-отвода, по нашим прикидкам временные затраты по сравнению со стационарным счетом больше раз 7, в то время как чистый нестационар, это раз в 500-1000 затратнее стационара по времени." - n-r  ты меня пугаешль... откуда эти цифры - семь раз, 1000 затратнее? Опыт личный? 

По поводу ГУ - думаю я определился (во всяком случае пока так думаю) что я ближе к турбинам... Поэтому для меня подходит задание скорости на входе (возможно на открытой границе) и открытая граница на выходе с нулевым перепадом давления (домен выхода большой будет). Попробовал задать таким образом работает только на определённых оборотах... Чё думаете?

" Ну и плюс, моделировали ли уплотнения?" - да pugach мне тоже крайне интересно узнать про моделирование зазоров (уплотнений)?

Я для себя вижу принципиальное отличие в подходе к расчёту в том что в одном случае мы подводим энергию к ротору (раскручиваем ротор моментом), а в другом случае  отводим энергию в ротор (останавливаем движение газа ротором)  -  отсюда первое это насос, а второе турбина (но это моё личное определение). Скажем ветряная турбина если её раскрутить будет создавать тягу как винт вертолёта, ну а если не неё дуть ветром то будет раскручиваться или вертолёт лететь на авторотации. У вас есть принципиально отличные подходу к решениям и не чем они основанны?

Сегодня утром установил личный рекорд:

 

 

 ======================================================================

          Interpolating Onto Domain "Default Domain Modified"

 ======================================================================

 

 Total Number of Nodes in the Target Domain              =     10323477

 Bounding Box Volume of the Target Mesh                  =  3.88188E+06

======================================================================

 

 +--------------------------------------------------------------------+

 |                  Host Memory Information (Mbytes)                  |

 +--------------------------------------------------------------------+

 |           Host         | Npart |   System    |  Allocated  |   %   |

 +------------------------+-------+-------------+-------------+-------+

 |                        |    4  |    32668.34 |    23753.76 | 72.71 |

 +------------------------+-------+-------------+-------------+-------+

 

 

 OUTER LOOP ITERATION = 2309 ( 1243) CPU SECONDS = 4.284E+06 (2.362E+06)

 ----------------------------------------------------------------------

 |       Equation       | Rate | RMS Res | Max Res |  Linear Solution |

 +----------------------+------+---------+---------+------------------+

 | U-Mom                | 1.01 | 9.4E-05 | 2.6E-02 |       2.8E-03  OK|

 | V-Mom                | 0.99 | 1.0E-04 | 1.1E-02 |       2.6E-03  OK|

 | W-Mom                | 1.00 | 9.7E-05 | 1.8E-02 |       1.8E-03  OK|

 | P-Mass               | 1.03 | 7.2E-05 | 5.6E-02 |  5.5  8.1E-02  OK|

 +----------------------+------+---------+---------+------------------+

 | H-Energy             | 0.98 | 5.2E-05 | 1.8E-02 |  6.1  4.9E-02  OK|

 +----------------------+------+---------+---------+------------------+

 | K-TurbKE             | 0.97 | 5.6E-05 | 1.3E-02 | 11.2  5.8E-02  OK|

 | O-TurbFreq           | 1.17 | 8.9E-06 | 2.2E-03 |105.9  5.9E-04  OK|

 +----------------------+------+---------+---------+------------------+

                   

 CFD Solver finished: Sat Apr 04 11:00:14 2015

 CFD Solver wall clock seconds: 5.9094E+05

 

 ======================================================================

              Termination and Interrupt Condition Summary

 ======================================================================

    

 CFD Solver: All target criteria reached

   (Equation residuals)

 Total wall clock time: 5.912E+05 seconds

             or: (          6:        20:        12:    40.571 )

                 (       Days:     Hours:   Minutes:   Seconds )

 

 

 

 --> Final synchronization point reached by all partitions.

End of solution stage.

This run of the ANSYS CFX Solver has finished.

 1.028e-01 CD

 9.087e-01 CL

 4.980e+03 [N] =lift

В эксперименте CL=1.05 ! Это только одна точка на поляре крыла...

Вот думаю можно ченить получить на таком компе для аналога турбины (одна секция максимум четыре  - два ротора винта два статора)...?

 

"

Степень повышения давления

отношение давления p2 за устройством, предназначенным для сжатия воздуха или любого другого газа, кдавлению p1 перед ним: 

(π) = p2/p1. 

Если сжатие осуществляется за счёт затраты механической работы (компрессор, вентилятор), то С. п. д., какправило, определяется отношением полных давлений 

(π)* = p*2/p*1. 

Если повышение давления в потоке происходит за счет уменьшения скоростного напора в нём(воздухозаборник, трубка Пито и др.), отношение полных давлений p*2/p*1 характеризует только уровеньпотерь в процессе и называется коэффициентом потерь полного давления ( ). Поэтому для таких процессовС. п. д. называют отношение полного p*2 или статического p2 давления на выходе из устройства кстатическому давлению p1 в потоке перед входом в него: 

(π) = p*2/p1 или 

(π)* = p2/p1. 

С. п. д. в компрессорах авиационных газотурбинных двигателей составляет 10—30. В воздухозаборниках (в)может достигать таких же значений при скоростях полёта, в 2,5—3,3 раза превышающих скорость звука."

[kristeen 355]

This run of the ANSYS CFX Solver has finished.  1.028e-01 CD  9.087e-01 CL  4.980e+03 [N] =lift

1.028e-01 = 0.103

 

 

В эксперименте CL=1.05

"Просто добавь воды домножь на 10!"

[kol 12]

 

This run of the ANSYS CFX Solver has finished.  1.028e-01 CD  9.087e-01 CL  4.980e+03 [N] =lift

1.028e-01 = 0.103

 

 

В эксперименте CL=1.05

"Просто добавь воды домножь на 10!"

 

Не понял тебя...

я говорю о том что даже на такой сетке получается разница: 1,05-0,9087=0,14 полторы десятки по моему не мало

а чё ты про вертолёт спрашивал?

[kristeen 355]

Не понял тебя...

Да, облажался я) 

[pugach 8]

А что с чем сравнивали? КПД, мощность и пр. как из эксперимента брали? Снимали мощность на валу скорее всего, значит КПД в расчете и в эксперименте разные (в расчете гидравлический, в эксперименте с учетом потерь). Как пересчитывали один КПД в другой? Ну и плюс, моделировали ли уплотнения? По напору обычно хорошее совпадение в приличных диапазонах.

 

Про КПД  на нерасчетных режимах речи вообще не идет. На номинальном, конечно, учитываются все потери, конечно с определенной погрешностью.

Пазухи и уплотнения - отдельная трудная тема. Знаю, потому что считал. Туда лезть без особой необходимости не советую.

 

Я же написал, что по центробежным насосам сходимость по напору нормальная в широком диапазоне, если моделировать в полной постановке.

Меня только сильно смущает наличие противотока на входе (как бы далеко я его не моделировал от рабочего колеса) на режимах меньше 0,5 от оптимального.

И для осевых насосов это критично, т.к. там величины напором очень маленькие.

[kol 12]

 

А что с чем сравнивали? КПД, мощность и пр. как из эксперимента брали? Снимали мощность на валу скорее всего, значит КПД в расчете и в эксперименте разные (в расчете гидравлический, в эксперименте с учетом потерь). Как пересчитывали один КПД в другой? Ну и плюс, моделировали ли уплотнения? По напору обычно хорошее совпадение в приличных диапазонах.

 

Про КПД  на нерасчетных режимах речи вообще не идет. На номинальном, конечно, учитываются все потери, конечно с определенной погрешностью.

Пазухи и уплотнения - отдельная трудная тема. Знаю, потому что считал. Туда лезть без особой необходимости не советую.

 

Я же написал, что по центробежным насосам сходимость по напору нормальная в широком диапазоне, если моделировать в полной постановке.

Меня только сильно смущает наличие противотока на входе (как бы далеко я его не моделировал от рабочего колеса) на режимах меньше 0,5 от оптимального.

И для осевых насосов это критично, т.к. там величины напором очень маленькие.

 

слушай если не сложно опиши свой противоток по подробнее  -с картинками и пояснениями , мне тоже интересно  :)

Я понимаю два варианта развития противотока и оба происходят из за срыва потока на рабочей поверхности: 1. газовая турбина - помпаж 2. циркуляция возле втулки у вертолёта. В насосе это что или как?

 

Возник вопрос после просмотра урока:https://cloud.mail.ru/public/03afbe1417f1/%D0%92%D0%B8%D0%B4%D0%B5%D0%BE%D1%83%D1%80%D0%BE%D0%BA%20CADFEM%20VL1204%20-%20%D0%A1%D0%BE%D0%B7%D0%B4%D0%B0%D0%BD%D0%B8%D0%B5%20CFD%20%D0%BC%D0%BE%D0%B4%D0%B5%D0%BB%D0%B8%20%D1%82%D1%83%D1%80%D0%B1%D0%BE%D0%BC%D0%B0%D1%88%D0%B8%D0%BD%D1%8B%20%D0%B2%20ANSYS%20CFX.mp4

 

Находим повышение давления из выражения 

хотя по моему отношение давлений должно быть  - полное к полному

 

1. В компрессоре - отношение давления воздуха за компрессором к давлению воздуха во входном сечении компрессора (перед направляющим аппаратом или при его отсутствии перед колесом компрессора). 

2. Во входном устройстве (входном диффузоре) воздушно-реактивного двигателя - отношение

давления торможения воздуха на выходе из входного устройства (входного диффузора) к давлению атмосферного воздуха. Степень повышения давления часто называется степенью сжатия соответственно в авиационном газотурбинном двигателе, компрессоре или во входном устройстве (входном диффузоре) двигателя.

 

ХАРАКТЕРИСТИКА КОМПРЕССОРА НОРМАЛЬНАЯ

зависимость степени повышения давления в компрессоре или соответствующей адиабатной работы сжатия в нем (адиабатного напора), а также к. п. д. компрессора от расхода воздуха и числа оборотов при данных атмосферных условиях на входе в компрессор. Обычно характеристика компрессора нормальная изображают в виде нескольких кривых, каждая из которых соответствует своему значению числа оборотов. Такие зависимости часто называют характеристиками компрессора по расходу воздуха. Xарактеристика компрессора нормальная справедлива только для тех атмосферных условий на входе в компрессор, при которых она экспериментально определялась. Поэтому для анализа и оценки эксплуатационных качеств компрессора обычно применяют не нормальную характеристику компрессора, а построенную на ее основании универсальную характеристику компрессора.

ХАРАКТЕРИСТИКА КОМПРЕССОРА УНИВЕРСАЛЬНАЯ

зависимость степени повышения давления в компрессоре и к. п. д. компрессора от расхода воздуха (обычно весового) и числа оборотов, представленных в виде отвлеченных параметров подобия режимов работы компрессора. В отличие от нормальных характеристик компрессора универсальные характеристики компрессора остаются неизменными при любых изменениях давления и температуры воздуха на входе в компрессор и позволяют оценивать эксплуатационные качества компрессора при любых атмосферных условиях. Xарактеристика компрессора универсальная называется также приведенной или обобщенной характеристикой компрессора.

 

В чем фокус (просто ошиблись в ролике)? или я как обычно что то недопонимаю...?

 

 

[n-r 62]

В NUMECA работали из под Linux (типа кае линукс)?

 

NUMECA - это коммерческий код. Кае линукс никогда не пользовал, слышал, что это открытый, бесплатный продукт.

 

n-r  ты меня пугаешль... откуда эти цифры - семь раз, 1000 затратнее? Опыт личный?

 

Да. Считать нестационар на современных компьютерных мощностях - это большая исследовательская задача.

 

По поводу ГУ - думаю я определился (во всяком случае пока так думаю) что я ближе к турбинам...

Мы считаем двумя способами, оба я описал: либо на входе массовый расход, на выходе статика, либо на входе полные параметры, на выходе статика. Чаще используем второе, но на тех компрессорах, где ветка выходит на малых расходах на горизонт, считаем по расходу. 

 

Меня только сильно смущает наличие противотока на входе

Может помочь граничное условие на входе - расход. Но крайние левые точки в любом случае не считаются, даже если нестационар подключать. Да и не нужны они на самом деле, если только вы не пытаетесь режимы пуска моделировать. 

[pugach 8]

Вот картинка. Режим примерно 0,5Qопт. Сверху нестационар. Снизу - стационар с периодичностью.

 

Еще прикрепил картинки по стационару. Q10 - номинал, Q09 - 90 % по подаче и т.д.

 

Образование противотока (непосредственно перед РК) в теории объясняется принципом минидиссипации энергии (т.е. жидкость течет с минимумом потерь).

При уменьшении расхода меньше  оптимального  поточные углы на входе становятся меньше лопастных. 

И получается, что образование противотока в периферийной части РК позволяет активному потоку входить в РК безударно. Потери при этом будут меньше, чем при образовании отрывов по всему размаху лопасти.

Экспериментально данный противоток обнаруживали только на режимах меньше 0,6...0,5 Q опт.

Хотя расчеты показывают, что локально он () есть даже на режиме 0,9Q опт.