Численное и экспериментальное определение оптимальной длины цилиндрической камеры смешения сверхзвукового газового эжектора

Представлены результаты численных расчетов с использованием пакета программ Ansys Fluent 12.0 и экспериментальных исследований сверхзвуковых газовых эжекторов, имеющих различную длину цилиндрической камеры смешения. Достигнуто удовлетворительное согласование расчетного и экспериментального значений оптимальной относительной длины цилиндрической камеры смешения (12–15 калибров). Если относительная длина камеры смешения составляет более семи-восьми калибров, погрешность расчета основных параметров сверхзвукового газового эжектора не превышает 11 %, при меньшей длине погрешность расчета достигает 35 %. На основании результатов численного моделирования течения в проточной части показано, что при работе на критических режимах в цилиндрической камере смешения эжектора образуется сверхзвуковой неравномерный поток газа, его торможение осуществляется в сложной системе скачков уплотнения, протяженность которой в зависимости от условий работы эжектора может составлять несколько калибров.

Литература

[1] Васильев Ю.Н. Теория сверхзвукового газового эжектора с цилиндрической камерой смешения. Лопаточные машины и струйные аппараты: Сб. ст., Москва, Машиностроение, 1967, вып. 2, с. 171–235.

[2] Милионщиков М.Д., Рябинков Г.М. Газовые эжекторы больших скоростей. Сб. работ по исследованию сверхзвуковых газовых эжекторов: Тр. ЦАГИ, Москва, 1961, с. 5–32.

[3] Цегельский В.Г., Акимов М.В., Сафаргалиев Т.Д. Экспериментально-теоретическое исследование режимов работы сверхзвуковых газовых эжекторов с цилиндрической и конической камерами смешения. Известия высших учебных заведений. Машиностроение, 2012, № 3, c. 48–58.

[4] Yinhai Zhu, Wenjian Cai, Changyun Wen, Yanzhong Li. Numerical investigation of geometry parameters for design of high performance ejectors. Journal Applied Thermal Engineering, 2009, vol. 29(5-6), pp. 989–905.

[5] Молчанов А.М. Расчет сверхзвуковых неизобарических струй с поправками на сжимаемость в модели турбуленции. Вестник Московского авиационного института, 2009, т. 16, №1, с. 38–48.

[6] Hemidi A., Henry F., Leclaire S., Seynhaeve J., Bartosiewicz Y. CFD analysis of a supersonic air ejector. Part I: Experimental validation of single-phase and two-phase operation. Journal Applied Thermal Engineering, 2009, no. 29, pp. 1523–1521.

[7] Андреев Е.А., Сафаргалиев Т.Д. Экспериментальное изучение характеристик сверхзвукового газо-газового эжектора с цилиндрической камерой смешения. [Электрон. ресурс]. Москва, 2012. 1 CD-ROM.

[8] Bartosiewcz Y., Aidoun Z., Desevaux P., Mercadier Y. CFD-experiments integration in the evaluation of six turbulence models for supersonic ejectors modeling. Conference Proc., Integrating CFD and Experiments, Glasgow, UK, 2003, pp. 1–10.

[9] Hemidi A., Henry F., Leclaire S., Seynhaeve J., Bartosiewicz Y. CFD analysis of a supersonic air ejector. Part II: Relation between global operation and local flow features. Applied Thermal Engineering, 2009, no. 29, pp. 2990–2998.