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高効率・低騒音混合を達成する花びら形ノズルをもつ円形噴流の基礎研究

花瓣形喷嘴圆形射流实现高效率、低噪音混合的基础研究

基本信息

批准号：
62460092
负责人：
荒川忠一
金额：
$ 3.97万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for General Scientific Research (B)
财政年份：
1987
资助国家：
日本
起止时间：
1987 至 1988
项目状态：
已结题

项目摘要

花びら形ノズルの代表例として、ターボファンエンジンのローブミキサーの流れを、低レイノルズ数型の応力輸送方程式による高次精度の乱流数値計算法で解析し、実験によってその信頼性を確かめた。一般座標系の計算に適している応力輸送方程式の低レイノルズ数型モデルを構築するために、2次元チャンネル流れを用いて新しいモデルを提案し、汎用性をもった係数を決定した。つまり、圧力・歪相関による再配分項についてはLRR(Launder-Reece-Rodi)モデルの係数を、応力の剪断成分に着目して、それが実験結果と一致するように調整した。壁面近傍の非等方性流れを表現するために、壁面近接効果項の新しいモデルを提案した。さらに、散逸量εの輸送方程式についても、壁面近傍の低レイノルズ数効果を表現できるように、定数を乱流量の無次元数を用いて関数化した。以上のモデルにより、レイノルズ数12000、60000の二次元チャンネル流れいずれにおいても実験データと一致する解を得ることができた。ローブミキサーの流れを上述の乱流モデルで計算した。計算領域を、コア、バイパス、ミキシングの三領域に分割し、上流側から順に計算を行い、各々の境界面で解を接続するという手法を取った。上流、半径方向外側に位置するバイパス領域では、コア領域との隔壁の形状が花びらのように大きく変化するにつれて、その表面にそって半径内側方向への流れが発生する。ミキシング領域ではこれらの二次流れが主流方向に軸を有する強い縦渦を誘引し、混合過程を促進する。以上の壁面付近の強い二次流れと、旋回流といった乱れの非等方性を有する流れを本研究の応力方程式モデルで計算し、平行して行われた実験と定性的に一致する結果を得ることができた。

A representative example of the flow field is the calculation method of turbulence numerical values with high order accuracy. The calculation of general coordinate system is suitable for the determination of the coefficients of the force transmission equation in low and high order. LRR(Launder-Reece-Rodi) coefficient, shear component of force, and adjustment of the result are consistent. The non-isotropic flow near the wall surface is characterized by a new type of flow near the wall surface In addition, the transport equation of the dispersion ε is used to calculate the coefficient of the low flow rate near the wall. The above two dimensional flow patterns of 12000 and 60000 are consistent with each other. The flow rate of the above mentioned turbulence is calculated. The calculation field is divided into three fields, namely, the upstream side is divided into three lines, and the boundary surface is divided into three lines. The flow in the radial direction of the upper and outer regions is generated by the shape of the partition walls in the radial direction of the upper and outer regions. The secondary flow is induced by strong vortices and promoted by the main flow axis. The above-mentioned strong secondary flow near the wall, swirling flow and turbulent flow are calculated using the force equations in this study, and the results are consistent with each other in a practical and qualitative manner.