ТЕХНІЧНА МЕХАНІКА
ISSN 1561-9184 (друкована версія), ISSN 2616-6380 (електронна версія)

ГОЛОВНА    ПРО ЖУРНАЛ    РЕДКОЛЕГІЯ    АВТОРАМ    ПОТОЧНИЙ ВИПУСК    АРХІВ    КОНТАКТИ

УДК 519.6:621.51

Технічна механіка, 2020, 3, 12- 17

ПРО ВПЛИВ ФОРМИ МЕРИДІОНАЛЬНОГО КОНТУРУ НА ЕНЕРГЕТИЧНІ ХАРАКТЕРИСТИКИ ВІДЦЕНТРОВОГО КОЛЕСА КОМПРЕСОРА

DOI: https://doi.org/10.15407/itm2020.03.012

Кваша Ю. О., Зіневич Н. А.

Кваша Ю. О.
Інститут технічної механіки Національної академії наук України і Державного космічного агентства України,
Україна

Зіневич Н. А.
Інститут технічної механіки Національної академії наук України і Державного космічного агентства України,
Україна

      Роботу присвячено розвитку підходів до оптимального аеродинамічного проєктування відцентрових коліс компресорів, що обумовлено практикою застосування відцентрових ступенів в компресорах сучасних авіаційних газотурбінних двигунів та енергоустановок. Ціль роботи – розрахункове дослідження впливу форми меридіонального контуру відцентрового колеса компресора на його енергетичні характеристики. Як основний метод застосовується чисельне моделювання просторових турбулентних газових течій у відцентрових колесах на основі повних усереднених рівнянь Нав’є–Стокса й двопараметричної моделі турбулентності. Особливостями проведеного розрахункового дослідження є: варіювання форми втулкової і периферійної частини меридіонального контуру колеса в широких межах; формулювання критеріїв якості як усереднених величин енергетичних характеристик відцентрового колеса в робочому діапазоні зміни витрати повітря через колесо; систематичний перегляд області незалежних змінних у точках, що утворюють рівномірно розподілену послідовність. В результаті дослідження на основі багатопараметричних розрахунків показано, що у випадку безвідривної течії в міжлопатевих каналах колеса з вихідною формою меридіонального контуру зміна цієї форми робить порівняно невеликий вплив на енергетичні характеристики колеса. Відзначено, що в подібних випадках при аеродинамічному вдосконалюванні відцентрових коліс представляється доцільним варіювати форму їхніх лопатей не в меридіональній площині, а в окружному напрямку. Ці висновки отримано при використанні досить "грубої" розрахункової сітки, що зберігає, проте, чутливість результатів розрахунку до зміни геометричних параметрів відцентрового колеса. У цілому в роботі прояснено питання вибору шляху подальшого аеродинамічного вдосконалювання робочих коліс відцентрових компресорних ступенів тоді, коли в якості вихідного розглядається вже добре спроєктоване колесо з безвідривною течією у міжлопатевих каналах. Отримані в роботі результати можуть бути використані при аеродинамічній оптимізації відцентрових ступенів авіаційних газотурбінних двигунів.
     

відцентрове колесо компресора, меридіональний контур, крива Безьє, чисельне моделювання, енергетичні характеристики

1. Benini E., Giacometti S. Design, manufacturing and operation of a small turbojet-engine for research purposes. Applied Energy. 2007. Vol. 84. P. 1102–1116. https://doi.org/10.1016/j.apenergy.2007.05.006

2. Schiffmann J., Favrat D. Design, experimental investigation and multiobjective optimization of a small-scale radial compressor for heat pump applications. Energy. 2010. Vol. 35. P. 436–450. https://doi.org/10.1016/j.energy.2009.10.010

3. Рекстин А. Ф., Галеркин Ю. Б. Особенности первичного проектирования малорасходных центробежных компрессорных ступеней. Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Машиностроение, материаловедение. 2018. Т. 20. № 2. С. 43–54. https://doi.org/10.15593/2224-9877/2018.2.06

4. Poursadegh F., Hajilouy A., Nili M. A novel quasi-3d design method for centrifugal compressor impeller on the blade-to-blade plane. Proc. of ASME TURBO EXPO 2011. (Vancouver, June 6–10, 2011). Vancouver, British Columbia (Canada), 2011. 8 p. https://doi.org/10.1115/GT2011-45451

5. Verstraete T., Alsalihi Z., Van den Braembussche R. A. Multidisciplinary optimization of a radial compressor for microgas turbine applications. Journal of Turbomachinery. 2010. Vol. 132. P. 34–41. https://doi.org/10.1115/1.3144162

6. Xiaomin Liu, Wenbin Zhang. Two schemes of multi-objective aerodynamic optimization for centrifugal impeller using response surface model and genetic algorithm. Proc. of ASME TURBO EXPO 2010. (Glasgow, June 14–18, 2010). Glasgow (UK), 2010. 13 p.

7. Jin-Hyuk Kim, Jae-Ho Choi, Kwang-Yong Kim. Design optimization of a centrifugal compressor impeller using radial basis neural network method. Proc. of ASME TURBO EXPO 2009. (June 8–12, 2009). Orlando, Florida (USA), 2009. 9 p.

8. Васильев Ю. С., Галеркин Ю. Б., Солдатова К. В. Оптимизация проточной части турбомашин (на примере центробежных компрессоров). Проблемы энергетики. 2011. № 9–10. С. 105–117.

9. Кваша Ю. А., Зиневич Н. А. Аэродинамическое совершенствование рабочих колес центробежных компрессорных ступеней. Технічна механіка. 2019. № 1. С. 57–67. https://doi.org/10.15407/itm2019.01.053

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

11. Письменный В. И., Кваша Ю. А. Расчет трехмерного турбулентного потока воздуха в центробежной ступени компрессора. Техническая механика. 2004. № 2. С. 94–99.

Copyright (©) 2020 Кваша Ю. О., Зіневич Н. А.

Copyright © 2014-2020 Технічна механіка