Проведение численного аэродинамического моделирования вентилятора для ОАО «СИБЭНЕРГОМАШ»

Крупнейший российский производитель энергетического оборудования ОАО «СИБЭНЕРГОМАШ» выбрал программный комплекс ANSYS для расчетов аэродинамики и прочности своих изделий. Стимулом ускоренного внедрения ANSYS в цикл проектирования послужил переход на производство новой линейки вентиляторов, характеристики которых должны обеспечивать конкурентное преимущество, в том числе и перед зарубежными аналогами. Результаты решения задачи численного аэродинамического моделирования вентилятора, их сопоставление с данными натурного эксперимента помогли сделать вывод о применимости выбранного ПО. Подготовленная пошаговая методика помогла заказчику тиражировать наработанные экспертами подходы численного эксперимента для всего модельного ряда проектируемых изделий.

Выполненная специалистами ГК «Делкам-Урал» - «ПЛМ Урал» работа включала следующие этапы: создание геометрической и сеточной модели конструкции вентилятора-дымососа (см. рис. 1); задание физических моделей для созданной расчетной области; проведение серии расчетов; обработка и анализ результатов. При проведении работ использовались исходные данные, предоставленные заказчиком: аэродинамическая характеристика дымососа, частота вращения, перемещаемая среда, ее температура и плотность, барометрическое давление, трехмерная модель в формате Parasolid для проточной части дымососа.

Для предложенной заказчиком конструкции дымососа была проведена серия расчетов с разным значением объемного расхода (подачи или производительности) воздуха через дымосос. По полученным значениям перепадов давлений, кпд, строилась кривая аэродинамической характеристики и сравнивалась с экспериментальными данными.

 

Рис. 1. Сеточные модели разных зон, представляющие часть дымососа относительно плоскости симметрии, объединенные с помощью интерфейсов.

Заказчику были представлены графики зависимости аэродинамического КПД и потребной приводной мощности от производительности.

Коэффициент полезного действия дымососа определялся, как отношение полезной мощности дымососа (работы, совершаемой рабочим колесом по перемещению среды в единицу времени) к мощности, подаваемой на вал рабочего колеса.

Кроме оценки интегральной характеристики был проведен качественный анализ результатов расчета. В частности, были определены зоны зарождения вихрей (см. рис. 2) для данной конструкции дымососа.

 

Рис. 2. Зоны зарождения вихрей (выделены красным цветом).

В отличие от натурных испытаний, результатом которых является довольно ограниченный объем данных (небольшое количество точек измерений), результаты численного моделирования дают не только интегральные, осредненные характеристики, но непрерывные распределения переменных во всем исследуемом объеме (см. рис. 3), что позволяет детально визуализировать течение. Такая детализация помогает разработчикам обосновано определять пути совершенствования конструкции.

 

Рис. 3. Распределение давления в осевом сечении дымососа.