Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Condensation wave identification in moist air transonic flows through nozzles

Dykas S., Smołka K., Majkut M., Strozik M.

Transactions of the Institute of Fluid-Flow Machinery

|

2016

|

nr 131

67--77

EN

This paper identifies the location of water vapour spontaneous condensation during air expansion in convergent-divergent nozzles. The comprehensive analysis proposed herein includes an analytical solution together with experimental and numerical investigations. Numerical calculations are performed using an in-house computational fluid dynamics code based on the solution of Reynolds averaged Navier-Stokes equations supplemented with additional partial differential equations modelling the condensation process of water vapour contained in atmospheric air. Experiments were carried out using an in-house facility adapted for measurements of atmospheric air transonic flows.

2

Efekt odparowania fazy ciekłej na fali uderzeniowej w przepływach okołodźwiękowych powietrza wilgotnego z kondensacją pary wodnej

Szymański A., Dykas S., Majkut M.

Modelowanie Inżynierskie

|

2015

|

T. 26, nr 57

54--62

PL

W pracy przeprowadzono analizę numeryczną przepływu transonicznego powietrza atmosferycznego, które ze swojej natury zawsze zawiera pewną ilość pary wodnej, w dyszach de Lavala. Do obliczeń wybrano dyszę de Lavala o dużej prędkości ekspansji i połówkową dyszę zbieżno-rozbieżną o znacznie mniejszej prędkości ekspansji. Obliczenia przeprowadzono za pomocą własnego kodu CFD, w którym zamodelowano powstawanie fazy ciekłej w wyniku kondesacji spontanicznej pary wodnej zawartej w powietrzu wilgotnym. W obliczeniach przepływu okołodźwiękowego uwzględniono również obecność prostopadłej fali uderzeniowej w części naddźwiękowej dyszy w celu analizy efektu odparowani fazy ciekłej.

EN

This paper presents a numerical analysis of the atmospheric air transonic flow through de Laval nozzles. By nature, atmospheric air always contains a certain amount of water vapour. The calculations were made using a Laval nozzle with a high expansion rate and a convergent-divergent (CD) “half-nozzle”, referred to as a transonic diffuser, with a much slower expansion rate. The calculations were performed using an in-house CFD code. The computational model made it possible to simulate the formation of the liquid phase due to spontaneous condensation of water vapour contained in moist air. The transonic flow calculations also take account of the presence of a normal shock wave in the nozzle supersonic part to analyse the effect of the liquid phase evaporation.

3

Boundary layer controlin transonic compressor flows

Ziegler B.

Journal of Mechanical and Transport Engineering

|

2015

|

Vol. 67, No. 3

53--68

EN

This article presents a novel concept for coupled boundary layer control in transonic axial compressors. Proposed control scheme utilizes two steady active methods and couples them creating compact and in principle passive boundary layer control method. Both presented methods (steady suction and steady tangential blowing) are known since many years. In this article they are presented in the context of coupling them on two neighbouring stages. Presented analysis shows that the proposed solution allows for very high stage loadings and pressure ratios. The concept is presented on the set of transonic cascades, where it shows to prevent separation in regions of high adverse pressure gradients (associated both with occurrence of shockwaves and high aerodynamic loading).

PL

W artykule zaprezentowano nowatorską koncepcję sprzężonej kontroli warstwy przyściennej w transonicznych sprężarkach osiowych. Koncepcja ta jest oparta na dwóch znanych metodach aktywnych (stacjonarnym odsysaniu i stycznym nadmuchu), z których utworzono pasywną metodę kontroli warstwy przyściennej. Metoda ta polega na wykorzystaniu strumienia odsysanego z jednego stopnia sprężarki wielostopniowej jako źródła nadmuchu na stopniu poprzednim. Analiza wykazała, że proponowane rozwiązanie pozwala osiągać duże obciążenia i duży spręż stopnia sprężarki osiowej. Koncepcję zaprezentowano na przykładzie przepływów przez dwie transoniczne palisady sprężarkowe – kontrola warstwy przyściennej zapobiega separacji przepływu (zarówno indukowanego faląuderzeniową, jak i związanego ze znacznym obciążeniem aerodynamicznym).

4

Badania przepływów transonicznych z kondensacją pary wodnej

Dykas S.

Zeszyty Naukowe. Energetyka / Politechnika Śląska

|

2006

|

z. 144

1-119

PL

Praca dotyczy zagadnień modelowania zewnętrznych i wewnętrznych ustalonych przepływów ściśliwych w zakresie prędkości okołodźwiękowych z uwzględnieniem zjawiska kondensacji pary wodnej. W pracy przedstawiona została metoda numeryczna, służąca do badań przepływów transonicznych pary wodnej oraz powietrza wilgotnego z kondensacją homogeniczną i/lub heterogeniczną. Opisany został szczegółowo model fizyczny oraz krótko przyjęta do obliczeń metoda numeryczna. Metoda obliczeniowa bazuje na rozwiązaniu uśrednionych równań Naviera-Stokesa (RANS), uzupełnionych o model turbulencji SST k-omega oraz fenomenologiczne modele kondensacji homogenicznej i heterogenicznej. Przedstawiono szereg wyników obliczeniowych służących do weryfikacji opracowanej metody numerycznej dla przepływu bez kondensacji. Dodatkowo dokonano szeregu obliczeń sprawdzających poprawność opracowanej metody dla przepływu pary wodnej oraz powietrza wilgotnego z kondensacją. Wyniki te wskazują na poprawność opracowanej metody zarówno dla przepływu jedno jak i dwufazowego. Przeprowadzono obliczenia w celu określenia poprawności obliczeń strat aerodynamicznych (efektów lepkościowych i falowych) oraz termodynamicznych (efektów nierównowagowych i przemian fazowych). Następnie przy użyciu zaprezentowanego kodu numerycznego przedstawiono wyniki analizy pola przepływu w kanałach łopatkowych rzeczywistych turbin parowych, jak i wokół skrzydła lotniczego. Dalsza część pracy zawiera dyskusję efektywności opracowanego narzędzia numerycznego i podsumowanie rezultatów wykonanych testów numerycznych. Końcowa część pracy zawiera opis stanowiska do badań eksperymentalnych jako wygodnego i taniego narzędzia do tworzenia szeregu danych eksperymentalnych służących do weryfikacji metod numerycznego modelowania przepływu z kondensacją homogeniczną i/lub heterogeniczną.

EN

This work deals with problems of numerical modeling of external and internal steady compressible transonic flows taking condensation process of water steam into consideration. In this work numerical method for research of transonic flows water steam and moist air with homogenous and/or heterogenous condensation is presented. The detailed description of physical model and short presentation of used numerical methods is carried out. Numerical method bases on the solution of Reynolds averaged Navier-Stokes equations (RANS) coupled with SST k-omega turbulaence model and models of homogeneous condensation. Many numerical results for code validation of the ideal gas flow without condensation process are discussed. Additionally, many numerical tests for wet steam and moist air flows with condensation are presented. These results show correctness of elaborated numerical code for the one- and two-phase flows. Test calculations for correct determination of the aerodynamic and thermodynamic losses are described. Next, by means of presented CFD code analysis of flows in real blade-to-blade steam turbine channels and around the wing are discusses. The next part of the work includes discussion of presented numerical code efficiency and summary of the carried out numerical tests. The final part presents description of the designed experimental stands as an convenient and effective tool for creation of the measurement data for verification of the numerical method modeling of the flow with homogeneous and/or heterogeneous condensation.

5

Shock wave smearing by wall perforation

Doerffer P., Szulc O.

Archives of Mechanics

|

2006

|

Vol. 58, nr 6

543-573

EN

Normal shock wave, terminating a local supersonic area on an airfoil, not only limits aerodynamic performance but also becomes a significant source of a high-speed impulsive noise on the rotor blade of a helicopter. It is proposed to apply passive control to disintegrate the shock wave by smearing pressure gradients created by the shock. Details of the flow structure obtained by this method are studied numerically. A new boundary condition of a perforated wall is verified against experimental data for a passive control of the shock wave in a channel flow and on an airfoil. This method of shock wave disintegration is proven to work for internal flows in transonic nozzles and appears to be effective for transonic airfoils as well. The substitution of a shock wave by a gradual compression changes completely the source of the high-speed impulsive noise and bears potential of its reduction.

6

Measurement of the air density gradient in transonic flows by the schlieren - speckle photography technique

Szwaba R.

Turbulence : international journal

|

2005

|

Vol. 11

45-53

EN

This paper presents the description of two non-intrusive optical measurement techniques, which based on refraction and deflection of light rays. These techniques are the Schlieren method and the speckle photography. Especially the latter one have been gain an interesting recently due to dynamic development of computer techniques and digital photography. One of the important parameters in speckle photography is the resolution of the CCD chip of the camera and available resolution reach 16 mln pixels nowadays. Using tliis measurement technique we can obtain the quantitative information of density gradient in the flow with the high spatial resolution. This feature cause that this measurement technique can be use for investigation in turbulent flow.

7

Application of the pressure sensitive paint method for transonic flow measurements

Szumski J. A., Doerffer P.

Turbulence : international journal

|

2005

|

Vol. 11

55-63

EN

Traditional measurements of the pressure distribution are conducted with use of pressure taps. Those pressure taps require model surface to be drilled through. In case of such intrusive pressure measurements the instrumentation and model mounting become a problem, especially in case of rotating compressor or turbine blades. The new optical method based on pressure (oxygen concentration) sensitive paints allow to obtain a continuous pressure distribution on the model surface in essentially non-intrusive way. The PSP technology helps understanding of the flow around the model and provides quantitative flow data for further processing. PSP method treated in this paper proved to be a very good solution for complex flows. The scope of this paper is to present the basics of the PSP method. It covers only the basic equations, general idea of the method, typical system set up and some of the approaches to PSP paint application. Typical PSP system is explained as well as the formulation of the PSP paint. The physical phenomena of the excitation, emission and oxygen quenching is explained. Deployment of the system at IFFM PAS is in the final stage, and preliminary calibration results are available. At the end of this paper the IFFM PAS plans for future, current PSP development challenges, actions to be taken, and some of the expected results are discussed.

8

The effect of air humidity on buffet phenomenon.

Nosal Z., Selerowicz W

Archive of Mechanical Engineering

|

2003

|

Vol. L, nr 3

247-263

EN

The effect of air humidity on transonic flow around NACA0012 airfoil at flow conditions, characteristic for buffet phenomenon, was investigated experimentally. Airfoil angles of attack in the range from 6 degrees up to 10 degrees were used, wheras values of initial relative air humidity were kept constant at four values 12%, 40%, 60% and 80%. Reconstructed time depending airfoil pressure distributions, time histories of normal aerodynamic force coefficient C, as well values of Cn pulsation are shown on the basis of surface pressure measurements at various humidity levels. The influence of the air humidity on the buffet origin is presented.

PL

W pracy badano na drodze eksperymentalnej wpływ wilgotności powietrza na transoniczny opływ profilu NACA0012 w warunkach przepływu, charakterystycznych dla zjawiska buffetu. Rozpatrywano kąty natarcia profilu w zakresie od 6 stopni do 10 stopni oraz poziomy względnej wilgotności powietrza 12%, 40%, 60% i 80%. Na podstawie pomiarów ciśnienia na powierzchni profilu przy różnych poziomach wilgotności, pokazano zmienne w czasie obciążenia profilu, zmianę w czasie składowej normalnej współczynnika siły aerodynamicznej jak również pulsacje siły aerodynamicznej w funkcji kąta natarcia. Zaprezentowano wpływ wilgotności powietrza na początek zjawiska buffetu.

9

Transonic airfoil flow induced by damped oscillations of the main flow.

Selerowicz W

Archive of Mechanical Engineering

|

2002

|

Vol. XLIX, nr 3

251-270

EN

A flow around an NACA0012 airfoil at special transonic flow conditions, characterised by damped oscillations of the main flow velocity, was investigated experimentally. On the basis of pressure measurements and flow visualisation, the time depending airfoil loading was reconstructed. Results, presented for a wide range of angle of attack (alpha=0 to 10 degrees), show that during the excitation the normal aerodynamic force bahaviour significantly differs from that of quasi-steady conditions. The pressure distributions on the airfoil surface depend on Mach number of the main flow as well on the phase of oscillation (deceleration or acceleration of the main flow velocity). The influence of the air humidity on the pressure distribution, normal aerodynamic force and centre of pressure is also considered.

PL

W pracy badano na drodze doświadczalnej opływ profilu NACA0012 w specyficznych warunkach, wywołanych przez tłumione oscylacje przepływu głównego. Na podstawie pomiarów ciśnień oraz wizualizacji przepływu rekonstruowano zmienne w czasie obciążenia profilu. Wyniki badań przeprowadzonych w szerokim zakresie kątów (alfa=0 do 10 stopni) wskazują, że podczas cyklu silnej oscylacji siła aerodynamiczna przyjmuje inne wartości niż podczas przebiegu quasi-ustalonego.

10

The effect of air humidity on oscillatory airfoil flow.

Selerowicz W

Archive of Mechanical Engineering

|

2002

|

Vol. XLIX, nr 1

47-63

EN

The effect of air humidity on oscilatory flow around the NACA 0012 airfoil was investigated experimentally at Mach number M=0,71 and airfoil angle of attack alpha=8,5". The background flow oscillations were produced by a rotating rectangular plate placed downstream of the airfoil. The generated oscillation frequencies were in the range from 0,5 up to 1,5 of the buffet freqency. The presented results showed that the normal aerodynamic force variations strongly depend on the excitation frequency and reach a maximum value at frequencies typical to the buffet. The increase of the air humidity leads to considerable diminishing of the aerodynamic force variation.

PL

W pracy badano w drodze eksperymentalnej wpływ wilgotności powietrza na oscylacyjny opływ profilu NACA 0012 przy liczbie Macha M=0,71 i kącie natarcia alfa=8,5". Oscylacje przepływu głównego były generowane przez obracającą się płytkę, umieszczoną za profilem. Częstotliwości oscylacji obejmowały zakres od 0,5 do 1,5 częstotliwości buffetu. Prezentowane wyniki pokazują, że zmiany składowej normalnej siły aerodynamicznej zależą silnie od częstotliwości wymuszającej i osiągają wartości maksymalne dla częstotliwości typowych dla buffetu. Wzrost wilgotności powietrza prowadzi do znacznego zmniejszenia zmian siły aerodynamicznej.

11

Transonic flows, shock wave-turbulent boundary layer interaction

Doerffer P., Kaczyński J.

TASK Quarterly : scientific bulletin of Academic Computer Centre in Gdansk

|

1998

|

Vol. 2, No 2

271-286

EN

Shock wave-boundary layer interaction is one of the most important phenomenon in transonic flows. Due to its complexity it is difficult as well for experimental as for numerical study. The growing potential of CFD is therefore of great importance. Different aspects of shock wave-boundary layer interaction should be studied in different flow configurations. Therefore results concerning profile flow, helicopter rotor at hovering and forward flight and internal flows are presented in this paper. These are to illustrate our ability in CFD in general. Besides flow simulation the development of codes is carried out.