بررسی عملکرد مدل‌های مختلف اغتشاشی در تعیین توزیع فشار بر روی سطح یک پره با زاویه چرخش زیاد

Abstract

در این تحقیق، عملکرد مدل‌های مختلف جریان مغشوش برای شبیه سازی جریان سیال در پره استاتور توربین مورد بررسی قرار گرفته است. برای این منظور جریان سیال تراکم‌ناپذیر در پره‌ استاتور یک توربین با چرخش زیاد و رینولدز 10⁵×23/2 به وسیله نرم‌افزار محاسباتی فلوئنت (Fluent) شبیه سازی عددی شده است. در این شبیه سازی، معادلات ناویر- استوکس با روش حجم محدود روی شبکه محاسباتی ترکیبی (Hybrid) گسسته شده است. مدل‌های مختلف اغتشاشی مورد بررسی قرار گرفته عبارتند از مدل تک معادله‌ای Spalart-Allmaras، مدل‌های دو معادله‌ای Standard k- ε، Realizable k- ε، RNG k- ε و SST k-ω و مدل پنج معادله‌ای تنش رینولدز (RSM). عملکرد مدل‌های مختلف جریان مغشوش با مقایسه ضریب فشار بدست آمده از حل‌های عددی با نتایج آزمایشگاهی در 4 ناحیه مختلف پره استاتور انجام شده است. نتایج نشان می‌دهد که دقت یک مدل اغتشاشی در پیش بینی ضریب فشار در نواحی مختلف پره استاتور یکسان نمی‌باشد. اگرچه عملکرد مدل‌های مختلف در نواحی مختلف جریان متفاوت است، تمامی مدل‌ها در پیش بینی ضریب فشار در نواحی گرادیان بالای سرعت از دقت کمتری برخوردارند. با مقایسه عملکرد مدل‌ها در تمامی نواحی مختلف پره استاتور، بهترین توافق بین جواب‌های شبیه سازی و نتایج آزمایشگاهی در دو مدل اغتشاشی SST و RSM مشاهده شد.