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第卷第期汽轮机技术..
年月.
大涡模拟在防浪级性能研究中的应用
孙涛
哈尔滨工程大学动力与核能工程学院,哈尔滨
摘要:为满足现代舰船对进气过滤系统越来越高的要求,针对进气滤清器的防浪级进行了大涡模拟
。亚格子项采用—Ⅱ亚格子模型,压力一速度耦合采用算法,空间离散采用中心
差分格式,时间离散采用二阶精度的隐式差分格式,获得了反映流场特性的参数分布。与—湍流模型获得的结
果相比较,大涡模拟得到的结果能更详细地反应流场特性。小型风洞上进行的性能实测结果表明数值模拟具有较
高的精度,在燃气轮机进气系统的研究中是一种方便快捷的优化设计手段。
关键词:进气滤清器;防浪级;大涡模拟;实验研究
分类号: 文献标识码: 文章编号:
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合良好,为实船燃气轮机进气系统改进设计提供了可靠的参
前言考依据。
大型水面舰船装备的燃气轮机其单机进气量很大例如数值方法
燃气轮机的进气量为/,燃气轮机的
进气量为/,如此大的进气量所带来的一个突出问题. 大涡模拟
就是单位时间内的盐分摄人量大。进气系统中的船用气水大涡模拟的基本思想是湍流物理量经滤波分解成强烈
分离器担负着除盐任务,以避免人们熟知的海盐问题。除燃依赖于边界条件的大尺度量和主要对耗散起作用近似于均
气轮机外,其它舰船发动机燃烧和冷却用的进气、通讯电子匀各向同性的小尺度量。对大尺度量进行直接计算,而对
舱等舱室的进气等往往也有除盐要求。进行船用气水分离小尺度量采用亚格子模型进行模拟,为此需要对控制方程组
器机理的数值模拟及实验研究,为高性能船用气水分离器的进行滤波。滤波运算相当于在一定区问内按某种方式对函
设计制造提供依据有着重要的现实意义。常规的进气滤清数进行加权平均,滤波函数的作用在于滤掉高波数波而只保
器主要包含两部分,一为形状复杂的曲折流道式惯性分离留低波数波,并仍保持能量级联过程,即允许能量从大涡向
器,简称为惯性级;一为细金属丝编织网层叠而成的网垫小涡传递,截断波数的最大波长由滤波函数的特征尺寸决
级⋯。本文主要是介绍在常规的滤器基础上加入用以提高定。文中所采用的对函数, ,的滤波是以滤波函数兀
其过滤效率的防浪分离器结构简称为防浪级的阻力变化。为核函数,由如下积分给出:
针对防浪级建立数学模型,采用大涡模拟方法对流场特性进.
行了数值模拟,并与—湍流模型获得的结果做了比较。,,尚,￡』,.△
仿真计算结果与实验结果吻·,,,,,
收稿日期:
作者简介:孙涛一,男,哈尔滨工程大学在读博士生,研究方向:热能机械气动热力学研究。
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第期孙涛:大涡模拟在防浪级性能研究中的应用
式中。积分域为全流场;是坐标方向的滤波函数,采度,另一方面控
用盒式滤波,则制计算量。考
虑到更好地反
映流场特性,在
△是方向的滤波宽度,它近似与方向的网格步长。成防浪级的进出
正比△,/。特征滤波宽度常数取为口一定范围内
△。,,仂扩大了计算域,
并在四周设定
滤波后, 。被分解为大