- Tytuł:
-
Numerical simulation of the exit temperature pattern of an engine using a temperature-dependent turbulent Schmidt number
Numeryczna symulacja rozkładu temperatury wylotowej silnika z wykorzystaniem liczby Schmidta zależnej od temperatury - Autorzy:
-
Kravchenko, Igor F.
Kozel, Dmytro V.
Yevsieiev, Serhii A. - Powiązania:
- https://bibliotekanauki.pl/articles/36445859.pdf
- Data publikacji:
- 2021
- Wydawca:
- Sieć Badawcza Łukasiewicz - Instytut Lotnictwa
- Tematy:
-
combustion chamber
exit temperature pattern
turbulent Schmidt number
temperature dependence
numerical simulation
UDF
ANSYS Fluent
komora spalania
wzór temperatury wylotowej
turbulentna liczba Schmidta
zależność od temperatury
symulacja numeryczna
funkcja zdefiniowana przez użytkownika - Opis:
-
This paper presents a numerical simulation for predicting the combustor exit temperature pattern of an aircraft engine, developed using the commercial fluid simulation software Ansys Fluent, which assumes a shape probability density function for the instantaneous chemistry in the conserved scalar combustion model and the standard k-ε model for turbulence. We found the compliance of the radial and circumferential non-uniformities of the exit temperature with the experimental data to be insufficient. To achieve much more accurate result, the mixing intensity was enhanced with respect to the initial calculation due to using the reduced value of the turbulent Schmidt number Sc. Numerical simulation was performed for values of the turbulent Schmidt number from Sc = 0.85 (default) up to Sc = 0.2, with results confirming the reduction of radial and circumferential non-uniformities of exit temperature. However, correlation between radial and circumferential non-uniformities is not admissible for these cases. Therefore, we propose to use a temperature-dependent formulation of the turbulent Schmidt number Sc, accounting for the increase in Sc number with increasing gas temperature. A user defined function (UDF) was used to implement the Sc number temperature dependence in Ansys Fluent. The numerical results for the proposed Schmidt number Sc temperature dependence were found to be in acceptable agreement with the experimental data both for radial and circumferential non-uniformities of the exit temperature pattern.
W niniejszym artykule przedstawiono symulację numeryczną do przewidywania rozkładu temperatury przy wylocie z komory spalania silnika lotniczego, opracowaną przy użyciu komercyjnego oprogramowania Ansys Fluent. Przyjęto funkcję gęstości prawdopodobieństwa kształtu dla natychmiastowych reakcji chemicznych w zachowanym skalarnym modelu spalania oraz standardowy model k-ε dla turbulencji. Stwierdzono niewystarczającą zgodność niejednorodności promieniowych i obwodowych temperatury wylotowej z danymi eksperymentalnymi. W celu uzyskania bardziej dokładnego wyniku, intensywność mieszania została wzmocniona w stosunku do początkowych obliczeń w związku z zastosowaniem zredukowanej wartości turbulentnej liczby Schmidta Sc. Symulacje numeryczne zostały przeprowadzone dla wartości turbulentnej liczby Schmidta od Sc = 0,85 (domyślnej) do Sc=0,2, z wynikami potwierdzającymi redukcję niejednorodności promieniowej i obwodowej temperatury wylotowej. Jednakże korelacja pomiędzy niejednorodnością promieniową i obwodową nie jest dopuszczalna dla tych przypadków. Zaproponowano więc, żeby liczb turbulencji Schmidta Sc była ujęta w sposób uzależniony od temperatury, z rosnącym liczby Sc wraz ze wzrostem temperatury gazu. Posłużono się funkcją zdefiniowaną przez użytkownika (UDF) w oprogramowaniu Ansys Fluent w celu implementacji zależności liczby Sc od temperatury. Wyniki numeryczne otrzymane dla zaproponowanej zależności liczby Schmidta od temperatury były w akceptowalnej zgodzie z danymi eksperymentalnymi zarówno dla niejednorodności promieniowej, jak i obwodowej temperatury wylotowej. - Źródło:
-
Transactions on Aerospace Research; 2021, 3 (264); 34-46
0509-6669
2545-2835 - Pojawia się w:
- Transactions on Aerospace Research
- Dostawca treści:
- Biblioteka Nauki
Artykuł