SIMPLE [5]. Дискретизация конвективных членов в уравнениях со-
хранения происходит при помощи противопоточной схемы второго
порядка точности.
Математическая модель реализована в программном комплексе
STAR-CCM+ [6].
Сеточные модели (см. рис. 1) состоят из призматических контроль-
ных объемов (ячеек) с характерным поперечным размером 0,5 мм. Со-
отношение размеров ячеек в продольном и поперечном направлениях
4
. Общее число контрольных объемов в моделях составляет
1
млн.
Контакт по линии между стержнем и навиваемой на него проволо-
кой осуществлялся по площадке шириной 1 мм; назначен зазор 0,5 мм
между дистанционирующими и соседними поверхностями или эле-
ментами. Эти изменения расчетной геометрии трактов (отличие от
реальной — в зазоре) позволяют обеспечить процесс автоматической
генерации сеток надлежащего качества, что непосредственно влияет
на точность численного решения задачи. Ширина зазора связана с
поперечным размером контрольных объемов и может быть уменьше-
на при увеличении плотности расчетной сетки. Указанные изменения
мало влияют на геометрию трактов модели.
Валидация результатов численного моделирования и сравнение
различных моделей турбулентности выполнены с использованием
экспериментальных корреляций для гидравлического сопротивления,
приведенных в работе [7] (таблица).
Значения коэффициентов гидравлического сопротивления пучков в области
стабилизированного течения
Метод исследования
Дистанционирование
“ребро по
оболочке”
“ребро по ребру”
Расчет (квадратичная
k
–
ε
-модель турбулентности)
0,031
0,029
Расчет (
k
–
ω
SST-модель турбулентности)
0,030
0,029
Расчет (RSM-GL-модель турбулентности)
0,030
0,031
Эксперимент [7]
0,034
±
0,004 0,033
±
0,003
Как следует из таблицы, значения коэффициентов трения согласу-
ются между собой. Для дальнейшего анализа выбрана квадратичная
k
–
ε
-модель.
Течение в стержневых пучках с дистанционированием “ребро
по оболочке”.
Результаты моделирования течения в части попереч-
ных компонент скорости представлены на рис. 2, на котором области
z
= 0
,
z
=
T/
12
,
z
=
T/
6
соответствуют характеристикам стаби-
лизированного течения в последовательных вдоль продольной оси
z
поперечных сечениях.
42 ISSN 0236-3941. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. “Машиностроение”. 2013. № 1
