ТЕХНИЧЕСКАЯ МЕХАНИКА
ISSN 1561-9184 (печатная версия), ISSN 2616-6380 (електронная версия)

ГЛАВНАЯ    ПРО ЖУРНАЛ    РЕДКОЛЛЕГИЯ    АВТОРАМ    ТЕКУЩИЙ ВЫПУСК    АРХИВ    КОНТАКТЫ

УДК 533.697:621.51

Техническая механика, 2017, 3, 23 - 29

О ВЛИЯНИИ ТАНГЕНЦИАЛЬНОГО НАВАЛА ЛОПАТОК НА ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ РАБОЧЕГО КОЛЕСА СВЕРХЗВУКОВОЙ КОМПРЕССОРНОЙ СТУПЕНИ

Ю. А. Кваша, Н. А. Зиневич

Ю. А. Кваша
Институт технической механики Национальной академии наук Украины и Государственного космического агентства Украины
Украина

Н. А. Зиневич
Институт технической механики Национальной академии наук Украины и Государственного космического агентства Украины
Украина

      Цель работы – расчетное исследование влияния тангенциального навала пера лопаток на энергетические характеристики рабочего колеса сверхзвуковой компрессорной ступени. В качестве основного инструмента использован метод численного моделирования пространственных турбулентных газовых потоков, разработанный ранее в Институте технической механики Национальной академии наук Украины и Государственного космического агентства Украины. В результате проведения серии параметрических расчетов показано, что при введении тангенциального навала лопаток может быть повышен адиабатический КПД колеса при одновременном увеличении степени сжатия. Приведены распределения адиабатического КПД по высоте канала на выходе из колеса, иллюстрирующие увеличение КПД колеса вблизи втулки и поверхности корпуса при использовании тангенциального навала лопаток. В работе продемонстрирована эффективность применения в численных исследованиях специально выбранных “грубых” расчетных сеток, сохраняющих, тем не менее, чувствительность результатов расчета к изменению формы лопатки. Наряду с этим показана возможность оценки энергетических характеристик колеса путем использования их значений, осредненных в рабочем диапазоне изменения расхода воздуха через колесо. Правомочность такого подхода подтверждена последующим расчетом энергетических характеристик рабочего колеса с исходной и с измененной в результате применения навала формой лопатки на подробной расчетной сетке. Полученные в работе результаты могут быть использованы при аэродинамической оптимизации пространственной формы лопаток неподвижных и вращающихся венцов компрессоров.

Тангенциальный навал лопаток, рабочее колесо компрессорной ступени, численное моделирование, равномерно распределенная последовательность, энергетические характеристики.

1. Бойко А. В., Говорущенко Ю. Н., Бурлака М. В. Применение вычислительной аэродинамики к оптимизации лопаток турбомашин. Харьков: НТУ “ХПИ”, 2012. 191 с.

2. Simon J. Gallimore, John J. Bolger, Nicholas A. Cumpsty, Mark J. Taylor, Peter I. Wright, James M. M. Place. The use of sweep and dihedral in multistage axial flow compressor blading. Part II: low and high speed designs and test verification. Journal of Turbomachinery. October 2002. Vol. 124. P. 533–541.

3. Шелковский М. Ю. Параметрическое исследование газодинамических характеристик компрессорных решеток. Авиационно-космическая техника и технология. 2012. № 7(94). С 95–106.

4. Серков С. А., Седунин В. А., Блинов В. Л. Влияние равномерности параметров по высоте лопаток высоконагруженного осевого компрессора на его интегральные характеристики и запас газодинамической устойчивости. Труды первой научно-технической конференции молодых ученых Уральского энергетического института. (Екатеринбург, 16 – 20 мая 2016). Екатеринбург, 2016. С. 87–92.

5. Design and Overall Performance of Four Highly Loaded, High-Speed Inlet Stages for an Advanced High- Pressure-Ratio Core Compressor : NASA Technical Paper 1337, 1978. 132 p.

6. Кваша Ю. А. Расчет пространственного турбулентного потока в межлопаточных каналах сверхзвуковых компрессорных ступеней. Техническая механика. 1999. № 1. С. 9–13.

7. Соболь И. М., Статников Р. Б. Выбор оптимальных параметров в задачах со многими критериями. М.: Наука, 1981. 110 с

8. Кваша Ю. А., Зиневич Н. А. К аэродинамической оптимизации рабочих колес сверхзвуковых компрессорных ступеней. Техническая механика. 2016. № 2. С. 55–63.

9. Кваша Ю. А., Зиневич Н. А. К выбору расчетных сеток при численном моделировании пространственных турбулентных течений в рабочих колесах сверхзвуковых компрессорных ступеней. Техническая механика. 2013. № 3. С. 34–41.

Copyright (©) 2017 В. І. Тимошенко, Ю. В. Книшенко, В. І. Щербаков

Copyright © 2014-2018 Техническая механика