Численное исследование трехмерного турбулентного течения и торцевого теплообмена в крупномасштабной решетке рабочих турбинных лопаток

Численно моделируются трехмерное турбулентное течение и теплообмен в решетке рабочих турбинных лопаток (решетке Лэнгстона), для которой в литературе имеется большой объем экспериментальных данных. Для замыкания системы осредненных по Рейнольдсу уравнений Навье–Стокса и энергии используются двухпараметрические модели турбулентности семейства $k$—$\omega$: низкорейнольдсовая версия модели Уилкокса и SST-модель Ментера. Численные решения получены на подробных сетках (более миллиона ячеек) с использованием конечно-объемного кода второго порядка точности. Показано, что расчетная структура течения и локальная теплоотдача на торцевой стенке весьма чувствительны к выбору модели турбулентности, особенно в случае толстого пограничного слоя на входе в решетку. В целом, с использованием модели Ментера удается хорошо воспроизвести сложную вихревую структуру течения в решетке, а также локальные и интегральные характеристики потерь полного давления. Локальная теплоотдача на торцевой стенке предсказывается удовлетворительно.