Численное моделирование пористой насадки регенератора микрокриогенных газовых машин
Авторы: Кулик В.В., Навасардян Е.С., Паркин А.Н.
Опубликовано в выпуске: #8(68)/2017
DOI: 10.18698/2308-6033-2017-8-1646
Раздел: Энергетическое, металлургическое и химическое машиностроение | Рубрика: Машины и аппараты, процессы холодильной и криогенной техники, систем кондиционирования
Проведена оценка времени безотказной работы микрокриогенных газовых машин на стадии проектирования методами численного анализа с учетом влияния различных, в том числе и конструктивных, факторов. Для выполнения такой оценки предложено использовать многофакторный термогазодинамический анализ, основанный на интеграции накопленного опыта экспериментальных исследований и численного моделирования. Показан пример использования многофакторного термогазодинамического анализа к анализу узлов микрокриогенных газовых машин. Проведено численное 3D-моделирование структуры и гидродинамики пористого регенератора как основного узла, накапливающего риски. Выполнено сравнение результатов численного исследования зависимости гидросопротивления моделируемого регенератора от числа Рейнольдса с результатами расчета по корреляционным зависимостям зарубежных исследователей, которое показало высокую степень сходимости с зависимостями Танаки и Блаза. Данное сравнение служит основанием для использования приведенной модели в математической модели для последующих расчетов.
Литература
[1] Arkharov I.A., Navasardyan E.S., Simakov M.V. Microcryogenic gas machines in strategic satellite navigation, surveillance, and communications systems. Chemical and Petroleum Engineering, 2016, vol. 51, no. 11, 12, pp. 765-770.
[2] Nagimov R.R., Arkharov I.A., Navasardyan E.S. Problems and development of methods of dynamic simulation of cryogenic systems. Chemical and Petroleum Engineering, 2016, vol. 52, issue 7, pp. 1-5.
[3] Aleksandrov A.A., Arkharov I.A., Navasardyan E.S., Antonov E.A. Modeling of processes in microcryogenic gas cooler. Chemical and Petroleum Engineering, 2016, vol. 51, issue 9, pp. 649-655.
[4] Пелевин Ф.В. Гидравлическое сопротивление пористых металлов. Известия высших учебных заведений. Машиностроение, 2016, № 2 (671), с. 42-52.
[5] Nam K., Jeong S. Novel flow analysis of regenerator under oscillating flow with pulsating pressure. Cryogenics, 2005, vol. 45, pp. 368-379.
[6] Trevizoli P., Liu Y., Tura A., Rowe A., Barbosa J. Experimental assessment of the thermal-hydraulic performance of packed-sphere oscillating-flow regenerators using water. Experimental thermal and fluid science, 2014, vol. 57, pp. 324-334.
[7] Зейгарник Ю.А., Иванов Ф.П. Обобщение опытных данных по внутреннему теплообмену в пористых структурах. Теплофизика высоких температур, 2010, № 48 (3), с. 402-408.
[8] Кулик В.В., Паркин А.Н., Навасардян Е.С. Отработка методики численного моделирования элементов микрокриогенных газовых машин с применением программного комплекса ANSYS Fluent на примере вязкого течения в канале малого диаметра с теплоотдачей. Химическое и нефтегазовое машиностроение, 2016, № 8, с. 14-19.
[9] Chmielewski M., Gieras M. Three-zonal wall function for k - s turbulence models. Computational methods in science and technology, 2013, no. 19 (2), pp. 107-114. DOI: 10.12921/cmst.2013.19.02.107-114
[10] ANSYS Fluent User’s Guide. ANSYS, Inc. Release 15.0. Southpointe November 2013.
[11] Thomas B., Pittman D. Update on the evaluation of different correlations for the flow friction factor and heat transfer of Stirling engine regenerators. 35th Intersociety Energy Conversion Engineering Conference and Exhibit (IECEC), 2000, pp. 76-84.