background image

Przepływ z chłodzeniem łopatek rotora 

1

Ć

w. 6  Przepływ przez układ łopatek   z 

chłodzeniem łopatek rotora 

 

Tworzenie geometrii – Gambit 

 
Przygotowanie geometrii – wykorzystamy geometrię 
przygotowaną w programie GAMBIT dla przypadku 
przepływu przez kanał łopatkowy turbiny. 
 
1. Utworzyć dwie dodatkowe powierzchnie: Lop-
stator i Lop-rotor (jak w poprzednim ćwiczeniu) 

Lop-stator 

Lop-stator 

 

 
2. Utworzyć 5 kanałów (otworów) w łopatce rotora 
turbiny 

Nr 

Promień  X 

0.4 

-5.9 

0.5 

9.5 

-6.4 

0.5 

11.1 

-5.9 

0.4 

12.2 

-4.9 

0.3 

12.9 

-3.9 

 

 

 
3. Dokonać siatkowania łopatek statora i rotora 

 

 
4. Brzegom otworów nadać warunki brzegowe typu 
WALL (kaŜdemu z oddzielną nazwą, Ŝeby potem 
moŜna było kaŜdemu otworowi przypisać inną 
temperaturę) 
 
5. Warunki brzegowe: pozostawić bez zmian 
 
6. Warunki na Continuum: KaŜdej łopatce (statora i 
rotora) przyporządkować osobno jako Continuum 
typ SOLID (odpowiedni materiał wybierze się we 
FLUENCIE) 
 
7. Wyeksportować siatkę 2d i zakończyć pracę w 
Gambicie. 
 

Obliczenia - Fluent 

Ustawienia ogólne: 

• 

2d, Serial 

 

• 

Wczytanie i sprawdzenie siatki 

 
Ustalenie interfejsów (Mesh Interfaces): 

• 

utworzyć interface z krawędzi inter-stator oraz 
inter-rotor 

• 

Interface Options: Periodic Repeats 

 

• 

Skalowanie siatki (wymiary w cm) 

• 

Ustawienie solvera: Density Based, Absolute, 
Steady, Planar 

• 

Jednostki ciśnienia: bar (10

5

 Pa) 

 

• 

Models: model turbulencji Spalarta Allmarasa 

• 

Włączone równanie energii 

• 

Materiał : Fluid: powietrze, ideal-gas; Solid: stal i 
tytan.  W tym celu z bazy danych kopiujemy 
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 

• 

Operating Conditions: 0 bar 

 

• 

Solution Methods: Implicit, Roe-FDS, Gradient: 
Green-Gauss Cell Based Flow, Flow: First Order 
pwind, Modified Turbulent Viscosity: First Order 
Upwind  

 

• 

Solution controls: Courant Number = 5 

 
Warunki brzegowe:  

background image

Przepływ z chłodzeniem łopatek rotora 

2

• 

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 Thermal, w polu Thermal Conditions 
uaktualniamy opcję COUPLED a w polu Material 
Name wybieramy Steel dla statora i Titanium dla 
rotora. Pozostałe parametry pozostawiamy 
domyślne.  

• 

na krawędziach otworów chłodzących zadajemy 
temperatury niŜsze niŜ powietrza opływającego 
łopatki (np. ok. 800K lub jeszcze mniej). 

 
Obliczenia:  
Iterujemy do zbieŜności 10

-3

 
Po zakończeniu obliczeń przystępujemy do analizy 
wyników. W szczególności porównujemy rozkłady 
temperatur na łopatkach statora i rotora z 
analogicznymi dla przypadku poprzedniego (łopatki 
pełne). 

 

łopatki rotora chłodzone 

 

 

łopatki rotora niechłodzone 

 

 

porównanie temperatur dla łopatek rotora z 

chłodzeniem i bez