Численное моделирование стационарного течения жидкости в вихревом гидродиоде

Аннотация

Статья посвящена выбору параметров моделирования при проведении численного исследования течения жидкости в проточной части вихревого гидравлического диода. Течение жидкости в вихревом диоде является сложным, включающим в себя плоские и объемные вихри. Поэтому корректный выбор параметров моделирования при проведении численного эксперимента затруднителен. Обзор научно-технической литературы показал, что в настоящее время отсутствует единый подход при численном моделировании потоков в вихревом диоде. В данной работе проведено численное моделирование течения жидкости в прямом и обратном направлениях вихревого гидравлического диода с применением параметров, выявленных в ходе выполненного обзора литературы, как наиболее часто используемых в исследованиях вихревых диодов. Так, в качестве моделей турбулентностей применены k-ε, SST, RSM и ламинарная модель. Представлены результаты моделирования и их анализ. Кроме того, в ходе работы проведен физический эксперимент, целью которого явилось получение действительных характеристик исследуемого вихревого диода. Для проверки адекватности результатов численного моделирования с применением различных моделей турбулентности и ламинарной модели проведено сравнение результатов физического эксперимента и результатов численного моделирования. При этом сравнение производилось по сосредоточенным параметрам. Установлено, что в исследуемом диапазоне чисел Рейнольдса наиболее предпочтительной с точки зрения точности получаемых результатов моделирования течения в вихревом диоде является модель турбулентности RSM для моделирования потока в прямом и обратном направлениях. При этом модель SST ввиду меньших требований к ресурсу в сравнении с RSM и относительно высокой точности моделирования потоков в вихревых диодах при больших числах Рейнольдса может быть использована в моделировании для предварительных расчетов гидродиода.