Не повышается температура после рабочего колеса центробежного компрессора

[seyka 3]

Добрый день!

Столкнулся со следующей проблемой: рассчитываю ступень центробежного компрессора. Моделирую её работу на расчетном режиме работы. Рабочая среда - природный газ. Его свойства задаю таблицами. 

Начальное давление 6,8 МПа, начальная температура - 15 С - параметры заданные на входе в проточную часть. На выходе задавалась массовая скорость. Вращение рабочего колеса задавалось по средствам подвижного тела. 

Суть проблемы. Произведен расчет, при этом контролируемые параметры (расход на входе, температура и давление на выходе из проточной части) вышли на горизонтали. Проблема заключается в том, что температура повышается незначительно (на десятые градуса). При этом повышение давления происходит ожидаемо и степень повышения давления равна 1,21.

С чем может быть связано поведение температуры после элемента в котором подводиться энергия?

[Bonusfrag 104]

какую вы ожидаете температуру?

энергия ушла в давление, объем постоянным считать нельзя.

 

хотя от этих задач я далек...

 

посмотрите еще такие параметры как опорное давление и опорная температура.

М.б. у вас есть неувязка с этим, и с вашими граничными условиями?

[seyka 3]

энергия подводимая в рабочем колесе срабатывает на повышение давления и температуры. Помимо этого в проточной части происходит перераспределение потенциальной энергии в термическую + температура газа повышается за счет вязкостного трения газа. Таким образом температура может повышаться до 15-20 гр С. Эта величина зависит выходного угла наклона лопатки рабочего колеса, условного числа Маха для рабочего колеса и сжимаемой среды. В моей расчетной и экспериментальной практике минимальное значение которое я получал было 5 гр С.

 

М.б. у вас есть неувязка с этим, и с вашими граничными условиями?

чет я на понял о чем Вы говорите( 

[a_schelyaev 366]

А версия какая?

[seyka 3]

А версия какая?

3.09.03 

[ВГД 0]

Добрый вечер! Учтен ли теплоперенос в расчете? По моему во вкладке где выбирается конвекция и теплоперенос.

[Bonusfrag 104]

Добрый вечер! Учтен ли теплоперенос в расчете? По моему во вкладке где выбирается конвекция и теплоперенос.

без включенного теплопереноса не задать температуру в этом пакете.

 

В 3,09,03 есть такая штука, как опорные значения расчета - самый верх дерева пре-пост-процессора.

Далее все величины - начальные и на ГУ - задаются относительно них. 

Поэтому если вы задали начальное давление 6,8 МПа, начальная температура - 15 град, то в реальности у вас 7,8Мпа и 315 град.

Смотрите раздел "общие установки"

 

Вы можете выложить ссылку на архив с клиентской частью проекта - м.б. я смогу его открыть и посмотреть.

[seyka 3]

проект смогу выложить в понедельник вечером, поскольку он у меня на работе находиться. 

По поводу опорных величин. Да действительно давление порядка 6,8 МПа (точную величину не помню на память), а вот температура у меня традиционно ставится 273,15. Следовательно выдаваемые величины в результате расчета являются градусами цельсия:)

По поводу включения теплопереноса - да включен.

В добавок по версиям, есть и 3,09,4 - но я ее мало тестил с подвижным телом, поэтому для данной задачи решил использовать проверенную 3,09,03

 

Спасибо за не равнодушие к моей задаче:)

[Bonusfrag 104]

обновляйтесь до 3,09,05 - там задачи типа ротор-статор можно решать в секторной постановке с использованием периодического ГУ.

[seyka 3]

именно для этой задачи необходимо решать через подвижное тело - необходимо учитывать теретечки через пазухи у рабочего колеса. Хм 05 версия мне уже будет недоступна техническая поддержка закончилась и дальше не проплатили её(((

[Борман 2 375]

Рабочая среда - природный газ.

Начальное давление 6,8 МПа, начальная температура - 15 С -

При этом повышение давления происходит ожидаемо и степень повышения давления равна 1,21.

какую вы ожидаете температуру?

Это Газпромовская компрессорная станция. Должно скакнуть не менее чем на 30-40 градусов.

[danzas 103]

Задайте условия исключительно адиабатического процесса сжатия газа в турбине.

Для этих  условий программа обязана выполнить вычисления в соответствии 

с объединенным газовым законом (p*V)/T=const.

Должны измениться все три параметра и температура в том числе.

Для этих условий изменение температуры будет максимальным.

Затем добавьте условия теплообмена, изменение температуры д.б. 

меньше, чем для адиабатического процесса.

Хотя если считать, что в турбине и корпусе установилось тепловое равновесие,

то это будет означать квазиадиабатические условия сжатия.

[Борман 2 375]

А вообще, если известно давление, температура и расход "до", и известно давление "после", массовый расход не меняется - то можно найти плотность "после", а по плотности и давлению - найти температуру "после" ;) 

[seyka 3]

Это Газпромовская компрессорная станция. Должно скакнуть не менее чем на 30-40 градусов.

на сколько я помню такие ступени в газпроме есть - гл в каждом компрессора по 2 - 3 ступени для линейных станций. 30-40 это для всего компрессора, а для одной ступени где то 12-15. 

А вообще, если известно давление, температура и расход "до", и известно давление "после", массовый расход не меняется - то можно найти плотность "после", а по плотности и давлению - найти температуру "после" ;) 

 

да я могу взять результаты эксперимента и считать не стоит. Основная цель расчета - посмотреть величину перетечки через пазуху между рабочим колесом и статорными элементами проточной части. Эспериментально довольно противно это делается...

[Bonusfrag 104]

проект смогу выложить в понедельник вечером, поскольку он у меня на работе находиться. 

как дела? 

[seyka 3]

как дела? 

https://cloud.mail.ru/public/MgSH/viiG8ByrR

клиент расчета

[Bonusfrag 104]

https://cloud.mail.ru/public/MgSH/viiG8ByrR

клиент расчета

1) зачем заменили плотность с закона идеального газа на таблицу?

2) отрицательную массовую скорость задавать нельзя - выполните урок из туториала по задаче ротор-статор

2.1) в целом надо ставить другое гу на выходе..., не вход/выход....

3) задавать нулевые параметры турбулентности очень не рекомендуется. нужно хотя бы 0,001 везде поставить

 

это первое, что попалось - завтра еще гляну.

[seyka 3]

1) зачем заменили плотность с закона идеального газа на таблицу?

при больших значениях давлений уравнение состояния идеального газа все больше не подходит для расчетов (растет погрешность вычисления его компонентов) по этому были насчитаны массивы плотности по уравнению состояния, разработанного для смесей углеводородов (уравнение ВБР).

2) отрицательную массовую скорость задавать нельзя - выполните урок из туториала по задаче ротор-статор

хм - даж не знаю что ответить. Данный подход решения задачи, а именно задания ГУ разрабатывался совместно с технической поддержкой FV. Более кого, данное задание ГУ много кратно было подтверждено верификацией с экспериментальными данными. Все было шикарно просто!

3) задавать нулевые параметры турбулентности очень не рекомендуется. нужно хотя бы 0,001 везде поставить

Тут согласен!

 

Спасибо за уделяемое время данной проблемы! 

[Bonusfrag 104]

при больших значениях давлений уравнение состояния идеального газа все больше не подходит для расчетов (растет погрешность вычисления его компонентов) по этому были насчитаны массивы плотности по уравнению состояния, разработанного для смесей углеводородов (уравнение ВБР).

тогда точность таблицы должна быть выше - это влияет на расчет тепловых задач 

 

хм - даж не знаю что ответить. Данный подход решения задачи, а именно задания ГУ разрабатывался совместно с технической поддержкой FV. Более кого, данное задание ГУ много кратно было подтверждено верификацией с экспериментальными данными. Все было шикарно просто! 

да, я ошибся, нельзя задавать отрицательную скорость, а массовую скорость отрицательную можно.  Нюанс в том, что и скорость, и массовая скорость работают внутри примерно одинаково - оба ГУ работают, по факту, как массовая скорость, поэтому очень интересно, почему в одном месте (-) задать можно, а в другом - нет.

 

еще посмотрю задачку.

еще посмотрите - сейчас есть два теплопереноса - через h и через H.

один для М<0.5 а второй для >0.5.

 

попробуйте переключить.

[Bonusfrag 104]

еще нюансы:

 

опорным давлением лучше задать статику на входе (или выходе), чтоб относительное давление на входе (или выходе) было = 0. Это повышает точность/скорость немножко.

Сейчас у вас опора 100000, и полное на входе +7241000, в результате статика на входе +7100000.

А надо : опора 7200000.

после такого изменения задачу надо полностью пересчитывать!

 

сетка грубая. но можно еще в 2 раза загрубить (будет 50тыс вместо 300тыс ячеек), получить сошедшееся решение, и потом проадаптировать 1м уровнем по объему и 2м уровнем по лопаткам.

Для этого лопатки ротора и статора надо было еще в CADе покрасить в другой цвет...В уже сделанном проекте это не так удобно делать. Хотя можно сделать замену геометрии.

 

Далее - шаг по времени некорректно задавать фиксированным. У вас подвижное тело, такие задачи считаются с поверхностным CFL=1 или меньше. (конвективное ставим 100).

 

у меня сейчас на выходе +23 градуса, но это не сошедшееся решение. Но жду, что сойдется примерно к этой цифре, а потом можно проадаптировать сетку и уточнить решение.

 

Вот слева динамика температуры в моем варианте, справа - в вашем