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CFD 仿真案例

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T106C叶片2023-06-22

算例说明

    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:

T106C-Geo.png

图1: 几何与物性参数

弦长

93mm

栅距

88.36mm

安装角

32.7°


工况条件

   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

计算网格

   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。

T106C网格总览.png

图2:  计算网格总览


T106C加密网格总览.png

        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。

尾部网格.jpeg

图4: 尾部网格


求解配置

  • 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。

结果分析

     可以看到叶轮表面的压力分布与密度的梯度场变化:

T106C.gif


图5: 压力梯度变化



T106C_K2Comp.0008.png

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


参考文献

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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