Formation of vertex flow in the rotating channel and influence of geometric factors on its intensity

Abstract

Abstract. The paper presents the analysis of the secondary flow intensity and pattern in a rotating channel, which simulates the cooling channel of the rotating blade of a gas turbine engine. The author chooses a circle and square cross-section channel as an object of the study. The paper studies the circle cross-section channel at different crosssection diameters, rotation radiuses, rotation rates and positions of the channel relative to the axis of rotation. Influence of the above mentioned factors on the intensity and structure of the secondary flow of air in the rotating channel has been evaluated. The computations were performed by solving the Reynolds-averaged Navier-Stokes equations (the RANS method) using a SST (Shear Stress Transport) turbulence model. The numerical grids were of the tetrahedron form. The air ideal gas was used as the working medium. keywords: secondary flow; vertex flow; rotating channel.Аннотация. Выполнен анализ интенсивности и характера вторичных течений во вращающихся каналах, мо-делирующих охлаждающий канал рабочей лопатки газотурбинного двигателя. Анализ осуществлялся для ка-налов с круглой и квадратной формой поперечного сечения. Для канала круглого сечения произведены расче-ты при различных диаметрах поперечного сечения, радиусах вращения, частот вращения и положений канала относительно оси вращения. Изучено влияние вышеперечисленных факторов на интенсивность и структуру вторичных течений. Ключевые слова: вторичные течения; вихревое течение; вращающийся канал.Анотація. Виконано аналіз інтенсивності й характеру вторинних течій у каналі, що обертається, який моде-лює охолоджувальний канал робочої лопатки газотурбінного двигуна. Аналіз здійснювався для каналів круг-лого й квадратного перерізів. Для каналу круглого перерізу проведено розрахунки за різних діаметрів попереч-ного перерізу, радіусів обертання, частот обертання й положень каналу щодо осі обертання. Вивчено вплив вищезазначених чинників на інтенсивність і структуру вторинних течій. Ключові слова: вторинні течії; вихрова течія; канал, що обертається.