1
Ustalenie interfejsów (Mesh Interfaces):
Ćw. 5 Przepływ przez układ łopatek
" utworzyć interface z krawędzi inter-stator oraz
(stator  rotor) z uwzględnieniem wymiany
inter-rotor
ciepła
" Interface Options: Periodic Repeats
Tworzenie geometrii  GAMBIT
" Skalowanie siatki (wymiary w cm)
" Ustawienie solvera: Density Based, Absolute,
Przygotowanie geometrii  wykorzystamy geometrię
Steady, Planar
przygotowaną w programie GAMBIT dla przypadku
" Jednostki ciśnienia: bar (105 Pa)
przepływu przez kanał łopatkowy turbiny.
" Models: model turbulencji Spalarta Allmarasa
1. Utworzyć dwie dodatkowe powierzchnie: Lop-
" Włączone równanie energii
stator i Lop-rotor
" Materials : Fluid: powietrze, ideal-gas; Solid: stal i
tytan. W tym celu z bazy danych kopiujemy
Lop-stator
materiał na łopatki statora  stal (steel) oraz rotora
 tytan (titanium)
" Cell Zone Conditions - Ustawienie pozornie
ruchomego rotora (lop-rotora): w zakładce Motion
Type ustawiamy opcję Moving Reference Frame i
wartość prędkości ruchu łopatki (Translational
Velocity Speed) Y = -250 m/s
Lop-stator
" dla łopatek statora jako materiał wybieramy stal a
dla rotora  tytan
" Operating Conditions: 0 bar
2. Utworzyć siatkę na powierzchniach Lop-stator i
Lop-rotor
" Solution Methods: Formulation: Implicit, Flux
Type: Roe-FDS, Gradient: Green-Gauss Cell
Based, Flow: First Order Upwind, Modified
Turbulent Viscosity: First Order Upwind
" Solution controls: Courant Number = 5
Warunki brzegowe - Boundary Conditions:
" wlot: pressure_inlet: Gauge Total Pressure = 5 bar,
Supersonic/Initial Gauge Pressure = 4.9 bar, Total
Temperature = 900 K
" wylot: pressure_outlet: Gauge Pressure = 3.5 bar,
Backflow Total Temperature = 900 K
" definiujemy wymianę ciepła na ściankach łopatek -
w sumie na 4 krawędziach: stator-g, stator-d, rotor-
g, rotor-d. We wszystkich wypadkach w zakładce
3. Warunki brzegowe: pozostawić bez zmian
Thermal, w polu Thermal Conditions uaktualniamy
4. Warunki na Continuum: Ka\
dej łopatce (statora i
opcję COUPLED a w polu Material Name
rotora) przyporządkować osobno jako Continuum typ
wybieramy Steel dla statora i Tytanium dla rotora.
SOLID (odpowiedni materiał wybierze się we
Pozostałe parametry pozostawiamy domyślne.
FLUENCIE)
5. Wyeksportować siatkę 2d i zakończyć pracę w
Gambicie.
Obliczenia - Fluent
Ustawienia ogólne:
" 2d, Serial
" Wczytanie i sprawdzenie siatki
2
Wyjaśnienie - Wymiana ciepła pomiędzy płynem a
ścianką
Rozkład temperatury w przekroju x=0.02 - łopatka ma mniejszą
temperaturę ni\
płyn po stronie dolnej a wy\
szą ni\
płyn po
stronie górnej.
Tp  temperatura płynu
Ts  temperatura na ściance
Tw  temperatura ciała stałego
ą - współczynnik przejmowania ciepła
 - współczynnik przewodzenia ciepła
Po stronie przepływu w pewnej niewielkiej odległości
od ścianki panuje temperatura płynu ró\
na od
temperatury ścianki. To co się dzieje przy ściance
Rozkład temperatury w przekroju x=0.05 - łopatka ma wy\
szą
charakteryzuje współczynnik przejmowania ciepła
temperaturę ni\
płyn po stronie dolnej i górnej.
(alfa). W rezultacie przy ściance występuje skok
temperatury od Tp do Ts. Od strony ciała stałego
mamy przewodzenie. W odległości dn od ścianki w
obszarze ciała stałego temperatura się zmienia
zgodnie z równaniem dyfuzji ciepła.
Obliczenia:
" iterujemy do zbie\
ności 10-3 i przechodzimy do
Rozkład temperatury na powierzchni łopatek statora i rotora
analizy wyników
A
opatki pełne
A
opatki puste
Rozkłady temperatur w kanale i na łopatkach statora i rotora dla
przypadku wymiany ciepła w łopatkach - zakres temperatur 800- Rozkłady temperatur w kanale i na łopatkach statora i rotora dla
900K
przypadku łopatek izolowanych - zakres temperatur 800-900K
3
Rozkład temperatury na powierzchni łopatek statora i rotora
Porównanie rozkładów temperatur - łopatki z przepływem ciepła
(pełne) i łopatki izolowane (puste)
1
Ustalenie interfejsów (Mesh Interfaces):
Ćw. 5 Przepływ przez układ łopatek
" utworzyć interface z krawędzi inter-stator oraz
(stator  rotor) z uwzględnieniem wymiany
inter-rotor
ciepła
" Interface Options: Periodic Repeats
Tworzenie geometrii  GAMBIT
" Skalowanie siatki (wymiary w cm)
" Ustawienie solvera: Density Based, Absolute,
Przygotowanie geometrii  wykorzystamy geometrię
Steady, Planar
przygotowaną w programie GAMBIT dla przypadku
" Jednostki ciśnienia: bar (105 Pa)
przepływu przez kanał łopatkowy turbiny.
" Models: model turbulencji Spalarta Allmarasa
1. Utworzyć dwie dodatkowe powierzchnie: Lop-
" Włączone równanie energii
stator i Lop-rotor
" Materials : Fluid: powietrze, ideal-gas; Solid: stal i
tytan. W tym celu z bazy danych kopiujemy
Lop-stator
materiał na łopatki statora  stal (steel) oraz rotora
 tytan (titanium)
" Cell Zone Conditions - Ustawienie pozornie
ruchomego rotora (lop-rotora): w zakładce Motion
Type ustawiamy opcję Moving Reference Frame i
wartość prędkości ruchu łopatki (Translational
Velocity Speed) Y = -250 m/s
Lop-stator
" dla łopatek statora jako materiał wybieramy stal a
dla rotora  tytan
" Operating Conditions: 0 bar
2. Utworzyć siatkę na powierzchniach Lop-stator i
Lop-rotor
" Solution Methods: Formulation: Implicit, Flux
Type: Roe-FDS, Gradient: Green-Gauss Cell
Based, Flow: First Order Upwind, Modified
Turbulent Viscosity: First Order Upwind
" Solution controls: Courant Number = 5
Warunki brzegowe - Boundary Conditions:
" wlot: pressure_inlet: Gauge Total Pressure = 5 bar,
Supersonic/Initial Gauge Pressure = 4.9 bar, Total
Temperature = 900 K
" wylot: pressure_outlet: Gauge Pressure = 3.5 bar,
Backflow Total Temperature = 900 K
" definiujemy wymianę ciepła na ściankach łopatek -
w sumie na 4 krawędziach: stator-g, stator-d, rotor-
g, rotor-d. We wszystkich wypadkach w zakładce
3. Warunki brzegowe: pozostawić bez zmian
Thermal, w polu Thermal Conditions uaktualniamy
4. Warunki na Continuum: Ka\
dej łopatce (statora i
opcję COUPLED a w polu Material Name
rotora) przyporządkować osobno jako Continuum typ
wybieramy Steel dla statora i Tytanium dla rotora.
SOLID (odpowiedni materiał wybierze się we
Pozostałe parametry pozostawiamy domyślne.
FLUENCIE)
5. Wyeksportować siatkę 2d i zakończyć pracę w
Gambicie.
Obliczenia - Fluent
Ustawienia ogólne:
" 2d, Serial
" Wczytanie i sprawdzenie siatki
2
Wyjaśnienie - Wymiana ciepła pomiędzy płynem a
ścianką
Rozkład temperatury w przekroju x=0.02 - łopatka ma mniejszą
temperaturę ni\
płyn po stronie dolnej a wy\
szą ni\
płyn po
stronie górnej.
Tp  temperatura płynu
Ts  temperatura na ściance
Tw  temperatura ciała stałego
ą - współczynnik przejmowania ciepła
 - współczynnik przewodzenia ciepła
Po stronie przepływu w pewnej niewielkiej odległości
od ścianki panuje temperatura płynu ró\
na od
temperatury ścianki. To co się dzieje przy ściance
Rozkład temperatury w przekroju x=0.05 - łopatka ma wy\
szą
charakteryzuje współczynnik przejmowania ciepła
temperaturę ni\
płyn po stronie dolnej i górnej.
(alfa). W rezultacie przy ściance występuje skok
temperatury od Tp do Ts. Od strony ciała stałego
mamy przewodzenie. W odległości dn od ścianki w
obszarze ciała stałego temperatura się zmienia
zgodnie z równaniem dyfuzji ciepła.
Obliczenia:
" iterujemy do zbie\
ności 10-3 i przechodzimy do
Rozkład temperatury na powierzchni łopatek statora i rotora
analizy wyników
A
opatki pełne
A
opatki puste
Rozkłady temperatur w kanale i na łopatkach statora i rotora dla
przypadku wymiany ciepła w łopatkach - zakres temperatur 800- Rozkłady temperatur w kanale i na łopatkach statora i rotora dla
900K
przypadku łopatek izolowanych - zakres temperatur 800-900K
3
Rozkład temperatury na powierzchni łopatek statora i rotora
Porównanie rozkładów temperatur - łopatki z przepływem ciepła
(pełne) i łopatki izolowane (puste)
1
Ustalenie interfejsów (Mesh Interfaces):
Ćw. 5 Przepływ przez układ łopatek
" utworzyć interface z krawędzi inter-stator oraz
(stator  rotor) z uwzględnieniem wymiany
inter-rotor
ciepła
" Interface Options: Periodic Repeats
Tworzenie geometrii  GAMBIT
" Skalowanie siatki (wymiary w cm)
" Ustawienie solvera: Density Based, Absolute,
Przygotowanie geometrii  wykorzystamy geometrię
Steady, Planar
przygotowaną w programie GAMBIT dla przypadku
" Jednostki ciśnienia: bar (105 Pa)
przepływu przez kanał łopatkowy turbiny.
" Models: model turbulencji Spalarta Allmarasa
1. Utworzyć dwie dodatkowe powierzchnie: Lop-
" Włączone równanie energii
stator i Lop-rotor
" Materials : Fluid: powietrze, ideal-gas; Solid: stal i
tytan. W tym celu z bazy danych kopiujemy
Lop-stator
materiał na łopatki statora  stal (steel) oraz rotora
 tytan (titanium)
" Cell Zone Conditions - Ustawienie pozornie
ruchomego rotora (lop-rotora): w zakładce Motion
Type ustawiamy opcję Moving Reference Frame i
wartość prędkości ruchu łopatki (Translational
Velocity Speed) Y = -250 m/s
Lop-stator
" dla łopatek statora jako materiał wybieramy stal a
dla rotora  tytan
" Operating Conditions: 0 bar
2. Utworzyć siatkę na powierzchniach Lop-stator i
Lop-rotor
" Solution Methods: Formulation: Implicit, Flux
Type: Roe-FDS, Gradient: Green-Gauss Cell
Based, Flow: First Order Upwind, Modified
Turbulent Viscosity: First Order Upwind
" Solution controls: Courant Number = 5
Warunki brzegowe - Boundary Conditions:
" wlot: pressure_inlet: Gauge Total Pressure = 5 bar,
Supersonic/Initial Gauge Pressure = 4.9 bar, Total
Temperature = 900 K
" wylot: pressure_outlet: Gauge Pressure = 3.5 bar,
Backflow Total Temperature = 900 K
" definiujemy wymianę ciepła na ściankach łopatek -
w sumie na 4 krawędziach: stator-g, stator-d, rotor-
g, rotor-d. We wszystkich wypadkach w zakładce
3. Warunki brzegowe: pozostawić bez zmian
Thermal, w polu Thermal Conditions uaktualniamy
4. Warunki na Continuum: Ka\
dej łopatce (statora i
opcję COUPLED a w polu Material Name
rotora) przyporządkować osobno jako Continuum typ
wybieramy Steel dla statora i Tytanium dla rotora.
SOLID (odpowiedni materiał wybierze się we
Pozostałe parametry pozostawiamy domyślne.
FLUENCIE)
5. Wyeksportować siatkę 2d i zakończyć pracę w
Gambicie.
Obliczenia - Fluent
Ustawienia ogólne:
" 2d, Serial
" Wczytanie i sprawdzenie siatki
2
Wyjaśnienie - Wymiana ciepła pomiędzy płynem a
ścianką
Rozkład temperatury w przekroju x=0.02 - łopatka ma mniejszą
temperaturę ni\
płyn po stronie dolnej a wy\
szą ni\
płyn po
stronie górnej.
Tp  temperatura płynu
Ts  temperatura na ściance
Tw  temperatura ciała stałego
ą - współczynnik przejmowania ciepła
 - współczynnik przewodzenia ciepła
Po stronie przepływu w pewnej niewielkiej odległości
od ścianki panuje temperatura płynu ró\
na od
temperatury ścianki. To co się dzieje przy ściance
Rozkład temperatury w przekroju x=0.05 - łopatka ma wy\
szą
charakteryzuje współczynnik przejmowania ciepła
temperaturę ni\
płyn po stronie dolnej i górnej.
(alfa). W rezultacie przy ściance występuje skok
temperatury od Tp do Ts. Od strony ciała stałego
mamy przewodzenie. W odległości dn od ścianki w
obszarze ciała stałego temperatura się zmienia
zgodnie z równaniem dyfuzji ciepła.
Obliczenia:
" iterujemy do zbie\
ności 10-3 i przechodzimy do
Rozkład temperatury na powierzchni łopatek statora i rotora
analizy wyników
A
opatki pełne
A
opatki puste
Rozkłady temperatur w kanale i na łopatkach statora i rotora dla
przypadku wymiany ciepła w łopatkach - zakres temperatur 800- Rozkłady temperatur w kanale i na łopatkach statora i rotora dla
900K
przypadku łopatek izolowanych - zakres temperatur 800-900K
3
Rozkład temperatury na powierzchni łopatek statora i rotora
Porównanie rozkładów temperatur - łopatki z przepływem ciepła
(pełne) i łopatki izolowane (puste)