该测试案例涉及T106A和T106C高升程亚音速涡轮叶栅上过渡流和分离流的DNS或LES。该叶栅是一个众所周知的测试案例,用于评估雷诺数为50.000及以上的过渡模型。雷诺数分别为60.000和80.000。由于入口湍流非常低,两种流动都具有层流分离和相对缓慢的自然过渡的特点。基于T106C的相关文献,其工况如下:
图1: 几何与物性参数
弦长 | 93mm |
栅距 | 88.36mm |
安装角 | 32.7° |
本文基于VKI59的跨音工况展开计算并共试验结果进行对比,其工况如下:
进口总压 | 7198.5Pa |
进口气流角 | 32.7° |
出口总压 | 5419.3Pa |
进口总温 | 298.15k |
本次计算使用了Yplus为1的网格,网格量为185000,加密版网格量为447000,分别如下,皆为二阶网格。
图2: 计算网格总览
图3: 加密网格
粗网格的尾缘局部放大后见下图,从图中可以看出采用二阶网格后,尾缘处无需加密也可以保证几何描述的准确性。
图4: 尾部网格
采用Dimaxer四代求解器进行5阶精度求解,5阶精度每个六面体单元对应125个求解点,18.5万网格对应2312.5万求解点,44.7万网格对应5587.5万求解点
18.5万网格采用单卡GPU计算,计算一个流动周期约0.1小时;44.7万网格采用8卡GPU计算,计算一个流动周期约0.2小时。
可以看到叶轮表面的压力分布与密度的梯度场变化:
图5: 压力梯度变化
图6: 叶片壁面等熵马赫数与实验值的对比
该算例进行了两种网格规格的计算,用以对比计算速度,计算时间统计结果如下表所示。
Run_ID | 网格量 | 阶次 | 求解点 | GPU个数 | 计算用时 |
Coarse | 185000 | 五阶 | 23125000 | 1 | 12min/流动周期 |
Fine | 447000 | 五阶 | 55875000 | 4 | 120min/流动周期 |
CS2 - Spanwise periodic DNS/LES of the transitional flow in T106 LP turbine cascades Koen Hillewaert & Jean-Sébastien Cagnone, Argo group, Cenaero
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