6 / 15
Ю.Б. Александров, И.И. Вафин, Б.Г. Мингазов
6
Инженерный журнал: наука и инновации
# 1·2018
Рис. 2.
Внешний вид численной модели сектора КС НК 16-18СТ со схемой подвода
и отвода газа:
а
— детализированная модель;
б
— сегмент жаровой трубы с распределениями температур-
ных полей в плоскости, проходящей через ось горелки внутреннего ряда
Сеточная модель в расчетной области содержала порядка 3 млн
гексаэдральных, клиновидных и тетраэдральных элементов для дета-
лизированной модели КС (рис. 2,
а
) и примерно 1,5 млн — для упро-
щенного сегмента жаровой трубы (рис. 2,
б
). Решение поставленной
задачи проводилось средствами программного продукта ANSYS
Fluent в идеально газовом приближении гомогенной среды в рамках
стационарной задачи. Моделировались условия номинального режи-
ма работы. Теплообмен со стенками не учитывался.
Для описания турбулентного потока во внутрикамерном простран-
стве использовалась двухпараметрическая модель
RNG
k—ε
со стан-
дартной пристеночной функцией. Справедливость применения данной
модели турбулентности для адекватного моделирования рабочих про-
цессов в КС описана в работе [14]. Горение моделировалось с позиции
совокупности ламинарных очагов пламени в турбулентном потоке для
неперемешанных компонентов. В качестве набора химических реак-
ций окисления метана рассматривался механизм
Кее
, учитывающий
18 компонентов смеси и 58 химических реакций. Прогноз эмиссии NO
х
в процессе горения не рассматривался. Обработка результатов модели-
рования проводилась через определенное число итераций расчета и
сравнивалась с предыдущими результатами, что обеспечивало оценку
степени расхождения результатов с увеличением числа итераций.
Было выполнено несколько модификаций камеры сгорания НК
16-18СТ (полной и упрощенной ее моделей), отличающихся распре-
делением расходов и геометрическими размерами отверстий в жаро-
вой трубе. Каждую модифицированную модель рассчитывали на раз-
личных режимах работы КС для построения расчетной зависимости.
Расчеты проводились как с включением уравнений химического реа-
гирования горючей смеси, так и без процессов горения, для исследо-
вания только смешения двух потоков с заданными температурами га-
Вход
в КС
Выход
в КС
G
1
G
1
G
1
G
2
G
2
Выход
в КС
а
б