Вибір моделі турбулентності для числового аналізу нестаціонарних процесів в газотурбінних камерах згоряння

Abstract

Мета. Метою дослідження є аналіз стабільності процесів в низькоемісійній газотурбінній камері згоряння шляхом тривимірного числового аналізу нестаціонарних процесів горіння з використанням сучасних інструментів обчислювальної гідродинаміки. Методика. Дослідження характеристик нестаціонарного процесу в низькоемісійних газотурбінних камерах згоряння проведено з використанням тривимірного аналізу, пов’язаному з розв’язуванням системи диференційних рівнянь, які описують основні закони збереження і переносу у турбулентній реагуючій системі. Результати. Використаний підхід до моделювання нестаціонарних процесів в низькоемісійній камері згоряння ГТД забезпечує надійне моделювання пульсаційних процесів та дозволяє виявити нестійкість горіння різних паливо-повітряних сумішей. Наукова новизна. Вперше: – розроблено математичну модель нестаціонарних робочих процесів в низькоемісійних камерах згоряння ГТД, яка відрізняється від існуючих наявністю субмоделі, що дозволяє прогнозувати характеристики нестійкості паливоспалюючих пристроїв; – шляхом використання числового експерименту доведено, що в газотурбінній камері із попереднім змішуванням палива та повітря максимальні за амплітудою пульсації тиску паливо-повітряної суміші в жаровій трубі відстежуються в центральній зоні рециркуляції, в отворах вторинного повітря та на виході потоків із центрального та периферійного завихрювачів. Практична значимість. Розроблено методику числового аналізу з підвищення стабільності роботи низькоемісійних камер згоряння ГТД з використанням сучасних засобів обчислювальної гідродинаміки, що дозволяє підвищити ефективність роботи при проєктуванні сучасних двигунів, працюючих на різних паливах, у тому числа на аміаку. Результати числового експерименту та методика розрахунку пульсаційних характеристик камери згоряння використовуються на газотурбінному підприємстві при проєктуванні перспективних та модернізації існуючих камер згоряння ГТД.