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

ГОЛОВНА    ПРО ЖУРНАЛ    РЕДКОЛЕГІЯ    АВТОРАМ    ПОТОЧНИЙ ВИПУСК    АРХІВ    КОНТАКТИ

УДК 533.697:621.51

Технічна механіка, 2021, 3, 23 - 29

АЕРОДИНАМІЧНЕ ВДОСКОНАЛЕННЯ ВЕНТИЛЯТОРА АВІАЦІЙНОГО ГАЗОТУРБІННОГО ДВИГУНА

DOI: https://doi.org/10.15407/itm2021.03.023

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

      Робота присвячена розвитку підходів до аеродинамічного вдосконалення осьових компресорів газотурбінних двигунів. Мета роботи – аеродинамічне вдосконалення двоступінчастого вентилятора авіаційного газотурбінного двигуна на основі чисельного моделювання просторових турбулентних газових потоків. Використаний підхід до вирішення вказаного завдання має такі особливості: варіювання просторової форми лопаток вентилятора стосовно робочих коліс першого і другого ступеня шляхом зміни кута установки профілю по висоті лопатки; формулювання критеріїв якості як середньоінтегральних значень енергетичних характеристик кожного робочого колеса даного вентилятора в робочому діапазоні зміни витрати повітря через колесо; пошук раціональних значень параметрів лопаток робочих коліс шляхом перегляду області незалежних змінних в точках, що належать рівномірно розподіленій послідовності невеликої довжини. Як основний інструмент дослідження застосовується метод чисельного моделювання просторових турбулентних газових течій на основі повних усереднених рівнянь Нав’є–Стокса і двопараметричної моделі турбулентності, розроблений в Інституті технічної механіки Національної академії наук України і Державного космічного агентства України. У результаті проведеного дослідження показано, що при варіюванні кута установки профілю по висоті лопатки стосовно робочого колеса другого ступеня вентилятора ступінь стиску повітря у вентиляторі може бути підвищений приблизно на 2 % в усьому робочому діапазоні зміни витрати повітря через вентилятор при збереженні рівня його адіабатичного ККД. В цілому на прикладі вказаного двоступінчастого вентилятора розглянуто припущення, згідно з яким аеродинамічне вдосконалення компресорів на початковому етапі може виконуватися окремо для кожного робочого колеса. Показано, що подальший аналіз повинен робитися з урахуванням забезпечення газодинамічної стійкості компресора. Отримані результати передбачається використовувати при аеродинамічному вдосконаленні багатоступінчастих компресорів авіаційних газотурбінних двигунів і різних енергоустановок.
     

аеродинамічне вдосконалення, вентилятор, робоче колесо, чисельне моделювання, енергетичні характеристики

1. Матвеев В. Н., Батурин О. В., Попов Г. М. Улучшение характеристик многоступенчатого компрессора за счет использования методов оптимизации. Авиационно-космическая техника и технология. 2013. № 8. С. 103–107.

2. Батурин О. В., Попов Г. М., Горячкин Е. С., Смирнова Ю. Д. Перепрофилирование трехступенчатого осевого компрессора с помощью методов математической оптимизации. Труды МАИ. 2015. № 82. С. 1–33.

3. Шелковский М. Ю. Аэродинамическое совершенствование осевого десятиступенчатого компрессора стационарного ГТД. Авиационно-космическая техника и технология. 2014. № 9. С. 27–32.

4. Schnoes M., Vo? C., Nicke E. Design optimization of a multi-stage axial compressor using throughflow and a database of optimal airfoils. J. Glob. Power Propuls. Soc. 2018. Vol. 2. P. 516–528. https://doi.org/10.22261/JGPPS.W5N91I

5. Jinxin Cheng, Zhaohui Dong, Shengfeng Zhao, Hang Xiang. Research on Aerodynamic Optimization Method of Multistage Axial Compressor under Multiple Working Conditions Based on Phased Parameterization Strategy. Mathematical Problems in Engineering. 2021. https://doi.org/10.1155/2021/5518507 URL: https://www.hindawi.com/journals/mpe/2021/5518507/ (Last accessed: 26.04.2021).

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

7. 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.

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

9. Ногин В. Д. Множество и принцип Парето: Учебное пособие. СПб.: Издательско-полиграфическая ассоциация высших учебных заведений, 2020. 100 с.

10. Казанджан П. К., Тихонов Н. Д., Янко А. К. Теория авиационных двигателей. Теория лопаточных машин. М.: Машиностроение, 1983. 217 с.

Copyright (©) 2021 Кваша Ю. О., Зіневич Н. А.

Copyright © 2014-2021 Технічна механіка