CFD-моделирование движения текучей среды в оптимизированном тройнике

Abstract

В статье представлены результаты численного исследования влияния различной высоты вогнутости стенки тройника на величину коэффициента местного сопротивления. Актуальность исследования заключается в снижении энергоемкости систем вентиляции и кондиционирования воздуха. Моделирование движения текучей среды проводилось с использованием методов вычислительной гидродинамики в программном комплексе COMSOL Multiphysics 5.6. Поставленная задача решалась в трехмерной стационарной постановке. При настройке расчетной сетки проводилось сравнение результатов величины коэффициента местного сопротивления с целью устранения влияния размера сетки и выбора подходящего уровня сетки для расчета. Получены профили распределения скорости при различном соотношении высоты вогнутости стенки тройника к высоте канала. В ходе численного исследования установлено, что при соотношении высоты вогнутости к высоте канала равном 0,15–0,25 наблюдается снижение коэффициента местного сопротивления оптимизированного тройника почти на 12 % по сравнению со стандартной конструкцией тройника. При соотношении от 0,05 до 0,1 наблюдается снижение величины коэффициента местного сопротивления от 5,8 до 8,7 %. При увеличении высоты вставки более 0,25 значение коэффициента местного сопротивления начинает увеличиваться за счет уменьшения пропускной способности тройника и общего увеличения сопротивления. Полученные результаты говорят об эффективности применения оптимизированной конструкции тройника в системах вентиляции и кондиционирования воздуха.