из условия стабилизации потока перед решеткой, длину выходного –
из соответствия граничного условия “давление на выходе” экспери-
ментальным данным при моделировании течения сжимаемого потока
воздуха для верификации расчета. На входе в пучок задавалось посто-
янство массовой скорости, поверхности решетки, стержней и чехла
принимались идеально гладкими и неподвижными адиабатическими
стенками.
Для создания сеточной модели области решетки сгенерированы
отдельно расчетные сетки внутриячеистых областей и одна сетка для
межъячеистой области, после чего проведено их сопряжение. Процесс
создания сеточных моделей внутриячеистых областей включает в себя
три этапа:
— получение твердотельных моделей из соответствующих моделей
ячеек в графическом пакете КОМПАС-3D V10;
— создание поверхностных сеток в ПК STAR-CCM+;
— создание объемных многогранных сеток в ПК STAR-CCM+.
Характерный размер ячеек на поверхностях стержней и ячеек ре-
шетки составляет 0,5 мм. Прямолинейные входные и выходные участ-
ки длиной 4 мм получены равномерной экструзией из сетки на торцах
ячейки, число слоев на каждом участке равно 8.
Для создания сеточной модели межъячеистого пространства, пред-
ставляющего собой набор криволинейных каналов, использован ин-
струмент ПК STAR-CCM+ “замыкание поверхности”. Этот инстру-
мент позволяет получить расчетную область, т.е. область, занимаемую
жидкостью, из исходной твердотельной модели узла, что целесообраз-
но, когда ее ручное создание в графическом пакете становится неэф-
фективным. Характерный размер ячеек поверхностной сетки — 0,5 мм.
Входной и выходной участки получены экструзией.
На финальной стадии построения расчетной сетки было выпол-
нено объединение сеточных моделей различных участков посред-
ством внутренних интерфейсов. Подготовленная сеточная модель
127-стержневого пучка (рис. 2) для проведения CFD-расчета, состояла
из
12
млн контрольных объемов.
В расчете моделировалось течение сжимаемого и несжимаемого
потоков воздуха с параметрами, типичными для условий эксперимента
(массовая скорость — 70,74 кг/(м
2
∙
с), число Рейнольдса — 3,72
∙
10
4
).
Перепады давления на макете приводили к относительному изме-
нению плотности 8%.
Анализ полей скоростей, полученных в результате расчета, пока-
зал, что выходящий из каждой ячейки решетки поток теплоносителя
приобретает тангенциальную составляющую скорости, отличающую-
ся направлением (по или против часовой стрелки) в соседних плоских
рядах поля ячеек решетки (рис. 3).
ISSN 0236-3941. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. “Машиностроение”. 2011. № 3 23
