Isotermisen poltinvirtauksen laskenta

Risto Huhtanen

    Research output: Book/ReportReport

    Abstract

    Työssä kuvataan kolmen eri turbulenssimallin kykyä kuvata isotermistä virtausta polttimen lähialueella. Mallit ovat k-e-malli, RNG-k-e-malli sekä Reynoldsin jännitysmalli (RSM). Fluent-ohjelmalla tehtyjä simulointeja verrataan sekä mittaustuloksiin että aikaisemmin laskettuihin tuloksiin neljälle tapaukselle. Tulokset poikkeavat joiltakin osin aiemmin International Flame Research Foundationin esittämistä harvemmalla verkolla suoritetuista laskuista. RNG-turbulenssimalli kuvaa joiltakin osin nopeusjakautuman tavanomaista k-e-mallia paremmin lisäämättä oleellisesti laskenta-aikaa. RNG-malli kuvaa kuitenkin polttimessa muodostuvan paluuvirtausalueen poikkeuksetta liian pitkäksi. Reynoldsin jännitysmallin käyttö tuottaa näistä malleista tarkimman tuloksen, mutta vaatii jonkin verran enemmän laskenta-aikaa ja varsinkin reunaehtojen asettaminen ja laskeminen saatavilla olevista tiedoista voi olla työläämpää. Lisäksi konvergoituneen tuloksen saaminen saattaa RSM-laskennassa olla työlästä ja vaatia sopivan diskretoinnin valitsemisen eri suureille. Reynoldsin jännitysmalli vaatii muita malleja enemmän laskenta-aikaa. Tästä ei tehty kuitenkaan tarkempaa vertailua. Ero ei ole kovin merkittävä. Suurempi ero tulee siitä, että Reynoldsin jännitysmallin kanssa reunaehdot voidaan määritellä tarkemmin, mikä lisää tehtävän määrittelyyn käytettävää aikaa. Vaihtoehtoisesti reunaehdot on mahdollista antaa samalla tavalla yksinkertaistaen kuin kaksiyhtälömallien kanssa. Lisäksi konvergoituneen tuloksen saamiseksi on mahdollisesti oltava huolellisempi iteraatioparametrien ja diskretointimenetelmien valinnassa kuin muita malleja käytettäessä. Reynoldsin jännitysmallin alkutilana on usein käytettävä joko k-e-mallilla tai RNG-mallilla laskettua tulosta, jotta laskenta saadaan konvergoitumaan. Mikään turbulenssimalleista ei ole ehdottomasti muita parempi kaikissa tehtävissä. Vertailua haittaa kuitenkin polttokammion poistoaukon reunaehtojen asettamiseen liittyvät epämääräisyydet. Kyseinen reunaehto vaikuttaa eniten RSM-laskentaan ja vähiten k-e-mallilla tehtyyn laskentaan. Tämä työ on tehty TEKESin Virtausdynamiikan teknologiaohjelman turbulenssiprojektissa.
    Original languageFinnish
    Place of PublicationEspoo
    PublisherVTT Technical Research Centre of Finland
    Number of pages66
    ISBN (Print)951-38-4539-7, 951-38-5000-5
    Publication statusPublished - 1997
    MoE publication typeD4 Published development or research report or study

    Publication series

    SeriesVTT Julkaisuja - Publikationer
    Volume827
    ISSN1235-0613

    Keywords

    • flow analysis
    • isothermal flow
    • turbulent flow
    • combustion chambers
    • burners

    Cite this