5 / 15
А.А. Дунайцев, В.И. Солонин
88
ISSN 0236-3941. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Машиностроение. 2017. № 2
Рис. 3.
Расчетные сетки для проточной части пучка (
а
) и оболочки стержня (
б
)
нию с универсальными автоматическими генераторами тетрагональных сеток
[12], которые требуют больших затрат машинного времени и оперативной памя-
ти как при построении таких сеток, так и непосредственно при численном моде-
лировании. Опыт использования универсальных генераторов тетрагональных
сеток с помощью компьютера аналогичной производительности показывает, что
время построения сетки для 37-стержневого пучка с навивкой при условии,
что размеры элементов близки к размерам тетрагональной сетки составляет ~8 ч.
На гексагональных сетках в ANSYS CFX статическая задача турбулентного дозву-
кового течения в канале сложной формы без химических реакций и фазовых
переходов сходится до уровня невязок порядка 10
–4
за 20…50 итераций. Для
тетрагональных сеток это значение, как правило, находится в диапазоне 150…300
итераций.
Теплофизические свойства воздуха и алюминия принимались по данным
работ [13, 14].
Для численного моделирования изотермического потока в качестве гранич-
ных условий задавались атмосферное давление воздуха на выходе из чехла модели
и расход (0,517 кг/c) с равномерным распределением скорости на входе в пучок.
На поверхности стержней и чехла задавались граничное условие твердой изотер-
мической (в экспериментах без подогрева) стенки и условие прилипания. При мо-
делировании эксперимента с подогревом потока расчет проводился для двух ва-
риантов: с учетом переноса теплоты через алюминиевую оболочку стержня (тол-
щина оболочки 2 мм, теплопроводность алюминия 237 Вт/(м
∙ K)) и без учета.
В расчетах с нагревом стержней задавался тепловой поток на поверхностях обо-
лочки стержня (на внутренней 6,55 кВт/м
2
и внешней 5,6 кВт/м
2
). В расчетах с по-
догревом центрального потока на входе его температура составляла 341 K, а пери-
ферийного 321 K.
Сравнение результатов расчета и эксперимента.
Экспериментальные зна-
чения распределений статического давления вдоль пучка на расстояниях более
130 мм от входа до выходного сечения линейны и в исследованном диапазоне
чисел Рейнольдса (1,4…3,5)
∙
10
4
обобщены зависимостью
= 0,276Re
–0,25
с пре-
дельным отклонением 13 % и погрешностью аппроксимации 1,7 %. Расчет по