4 / 7
В первой серии расчетов канал проточной части рассчитывался как
гидравлически гладкий, во второй серии расчетов для стенок кана-
ла была задана эквивалентная песочная шероховатость
K
s
. Поскольку
значение песочной шероховатости зависит не только от высоты неров-
ностей, но и от их формы и взаимного расположения [3], то определить
его можно путем гидравлического эксперимента. Однако в работе [4]
приведена методика приближенной оценки песочной шероховатости
через значения технической шероховатости (
R
a
,
R
z
), приведены ре-
зультаты сравнения оценочных данных и результатов экспериментов.
Для малых значений технической шероховатости приближенные фор-
мулы можно использовать для оценки
K
s
.
По методике [4] имеем
K
s
= 5
,
863
R
a
,
(1)
для
R
a
= 2
,
5
мкм по формуле (1)
K
s
= 15
мкм.
При
K
s
= 15
мкм величина
υ
∗
K
s
/ν >
70
для всех режимов (где
υ
∗
— динамическая скорость,
ν
— кинематическая вязкость) [3] означа-
ет, что в КНА течение происходит с полным проявлением шероховато-
сти (все элементы шероховатости выступают из ламинарного подслоя)
с квадратичной зависимостью сопротивления от скорости.
Оценка качества расчета в ANSYS CFX проводилась путем срав-
нения массового расхода
G
и осредненного по площади выхода из
КНА статического давления
P
1
, полученных в CFX и в эксперимен-
те. Погрешность расчета
G
не превышала 7%, а для
P
1
— 5% для
всех режимов. В результате численного моделирования течения бы-
ла получена трехмерная картина течения в НА и колесе. Показатель
изоэнтропы
k
для рабочего вещества в процессе расширения в КНА
изменялся в пределах от 1,03 до 1,3.
Обработка результатов.
Для оценки общих характеристик эф-
фективности, из-за большой неравномерности потока на выходе из
канала, необходимо провести осреднение параметров в сечениях про-
точной части. По методике из [5] осреднение выходной скорости
c
1
,
скоростного коэффициента
φ
и угла выхода потока
α
1
выполняется по
количеству движения:
I
m
=
S
1
Z
0
ρ
1
c
2
1
sin
2
α
1
ds, I
u
=
S
1
Z
0
ρ
1
c
2
1
sin
α
1
cos
α
1
ds,
G
=
S
1
Z
0
ρ
1
c
1
sin
α
1
ds, α
1
c
= arctg(
I
m
/I
u
)
,
c
1
c
=
p
I
2
m
+
I
2
u
.
G, φ
1
c
=
c
1
c
/
c
1
s
.
104 ISSN 0236-3941. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. “Машиностроение”. 2015. № 1