Сравнительный анализ влияния моделей турбулентности при численном моделировании экспериментальной ступени центробежного компрессора

Адекватность CFD-модели турбомашины может зависеть от целого ряда факторов: модели турбулентности, качества сеточной модели, граничных условий, настроек решателя, учёта вторичных геометрических факторов и т.д. Целью данной работы является выработка практических рекомендаций при CFD-расчётах центробежных компрессоров на основе валидации модели экспериментальной ступени компрессора NASA High Efficiency Centrifugal Compressor. Приведены результаты исследования сеточной независимости решения, в результате которой определено, что оптимальная сеточная модель ступени центробежного компрессора составляет 3 млн элементов. Произведены расчёты экспериментальной ступени центробежного компрессора при различных моделях турбулентности, а именно SST, k – ε, BSL EARSM и GEKO. Полученные расчётные данные сравнивались с экспериментальными данными NASA по интегральным параметрам (степень повышения давления, расход воздуха, адиабатический КПД), а также по дифференциальным параметрам (распределение статического давления в сечении за лопаточным диффузором). Вычислены затраты машинного времени на CFD-расчёт при применении различных моделей турбулентности. По результатам проведённых исследований были сформулированы рекомендации по применению моделей турбулентности SST, k – ε, BSL EARSM и GEKO для численного моделирования центробежных компрессоров.