8 / 14
500 000 результаты расчетов становятся ближе к экспериментальной
характеристике ступени на 1. . . 1,5%. Дальнейшее увеличение коли-
чества ячеек не дает значительного повышения точности, при этом
время расчета существенно увеличивается. На основании этого мож-
но сделать вывод, что использование сетки с количеством элементов
более 500 000 на венец нецелесообразно при расчете на (
k
−
ε
)-модели.
Время расчета одной характеристики ступени занимает
∼
25
мин
при 100 000 ячеек. Последующее уменьшение размера ячеек увеличи-
вает на 30% время расчета.
Модель турбулентности SST
. Для моделирования более сложно-
го турбулентного течения можно использовать низкорейнольдсовую
SST-модель турбулентности. Такая модель дает более крутые харак-
теристики относительно (
k
−
ε
)-модели (см. рис. 2,
а
). По сравнению
с (
k
−
ε
)-моделью сходимость расчета SST-модели ухудшается и идет
скачкообразно, а не по плавно убывающей кривой. Максимальное ста-
тическое давление на выходе из ступени
р
2
= 10
4
кПа, что соответ-
ствует полному давлению на выходе 115 кПа. При таком же полном
давлении за ступенью, как и у (
k
−
ε
)-модели, статическое давление
ниже, что объясняется увеличением динамического напора.
При использовании SST-модели необходимо обеспечить параметр
у
+
<
2
. При больших размерах сетки обеспечение всех условий, ко-
торые бы не выходили за пределы разрешенных ошибок, является
сложной задачей.
Из всего диапазона исследуемых размерностей сетки наиболее
близкий с экспериментом результат дает модель с 1 000 000 ячеек на
венец. При такой сетке можно обеспечить наилучшее качество сетки.
Погрешность полученных результатов на концевых участках харак-
теристики с 1 000 000 ячеек (см. рис. 2,
а
) составила
σ
= 4
,
83
. . .
7
%,
а в средней части
σ
= 2
,
33
. . .
5
,
89
%. Для остальных характеристик
на данной модели погрешность результатов расчета по всему диапа-
зону не превышает 7%. Время расчета одной ветви характеристики
SST-модели с 1 000 000 ячеек составляет
∼
1,5 ч.
По результатам данного расчета для SST-модели рекомендуется
задание количества ячеек для одного домена не менее 1 000 000. Это
позволяет обеспечить уровень ошибок в сетке в пределах допустимого.
Модель турбулентности SST
с пристеночной функцией Gamma
Theta Model (GTM). С целью более точного учета течения в погранич-
ном слое выбрана модель турбулентности SSTGTM. Таким образом,
для получения удовлетворительных результатов необходимо устано-
вить параметр
у
+
<
5
.
Обеспечение этого условия является труднодостижимым при ма-
лом числе ячеек, поэтому расчет на сетке 250 000 элементов прово-
дился при
y
+
>
5
лишь с целью проверить получаемые результаты.
ISSN 0236-3941. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. “Машиностроение” 2016. № 1 61