Международная конференция
«Современные проблемы прикладной математики и механики: теория, эксперимент и практика», посвященная 90-летию со дня рождения академика Н.Н. Яненко
№ гос. регистрации 0321101160, ISBN 978-5-905569-01-2

Дектерев А.А.   Гаврилов А.А.   Дектерев А.А.  

Численное моделирование прецессии вихревого ядра в газожидкостном потоке

Докладчик: Дектерев А.А.

     Закрученные потоки широко используются в различных энергетических и технологических устройствах, в том числе и с двухфазными газожидкостными рабочими средами. Особенностью закрученных двухфазных течений является разделение газовой и жидкой фаз - газ под воздействием центробежной силы собирается вблизи оси вращения вихря, образуя воздушное ядро. Подобный вихрь может быть как стационарным, так и прецессирующим. Такие режимы, например, реализуются в течениях за рабочим колесом гидротурбин. Явление прецессирующего вихревого ядра (ПВЯ) в однофазных течениях широко изучено теоретически и экспериментально, для двухфазных течений явление ПВЯ в настоящее время недостаточно хорошо исследовано.
      В данной работе на основе численного моделирования исследовалось влияние газосодержания на характеристики прецессирующего потока в вихревой камере. Производилось сравнение с экспериментальными данными.
      Для решения задачи использовался код SigmaFlow и коммерческие CFD пакеты. Для моделирования нестационарного турбулентного течения несжимаемой жидкости использовались уравнения Навье-Стокса, осредненные по Рейнольдсу. Для замыкания уравнений применялся метод отсоединенных вихрей DES (detached eddy simulation) на основе модели турбулентности Спаларта-Аллмараса. Для моделирования газовой фазы использовались модели основанные на подходе Эйлера.
      Для проведения расчетов за основу была взята конструкция экспериментального стенда Института Теплофизики СО РАН.
      В качестве несущей фазы использовалась вода, дисперсная газовая фаза (воздух) задавалась равномерно распределенной по входу в виде пузырьков диаметром 100 мкм. Сравнение результатов расчета с экспериментальными данными производилось по зависимости частоты прецессии от газосодержания для различных значений расхода воды. В целом следует отметить, что предложенная модель позволяет адекватно описывать характеристики двухфазного вихревого потока с прецессией.