Дослідження впливу інтерференції лопаткових вінців на втрати в ступені осьового компресора

Yuriy M. Tereshchenko, Ekaterina Doroshenko, Yuriy Yu. Tereshchenko, Pavel Gumenyuk

Анотація


Мета: дослідження втрат повного тиску у вхідному напрямному апараті, в робочому колесі й напрямному апараті ступеня осьового компресора з урахуванням їх газодинамічної інтерференції. Метод дослідження: дослідження виконано методом чисельного моделювання тривимірної течії в ступені осьового компресора. Побудовано неструктуровану адаптивну розрахункову сітку. Газодинамічний розрахунок течії в ступені осьового компресора виконано з використанням системи рівнянь Нав’є – Стокса, яка замикалася моделлю турбулентної в’язкості SST. Результати: було проведено серію газодинамічних розрахунків течії при різних значеннях осьової швидкості на вході в ступінь компресора. Колова швидкість на периферійному радіусі на розрахунковому режимі складала u=238.64 м/с. Коефіцієнт швидкості на вході в ступінь змінювався в діапазоні =0.35…0.7. За результатами розрахунку побудовано залежності коефіцієнтів втрат повного тиску від коефіцієнта швидкості на вході для вхідного напрямного апарату, робочого колеса і напрямного апарату. Аналіз результатів дослідження показує, що найбільший внесок у загальний баланс втрат повного тиску вносять втрати в напрямному апараті. Обговорення: унаслідок газодинамічної інтерференції робочого колеса і напрямного апарату відбувається збільшення втрат в напрямному апараті. Взаємний вплив лопаткових вінців робочого колеса і напрямного апарату призводить до суттєвої трансформації швидкостей і тисків в міжлопаткових каналах. Як наслідок, має місце перерозподілення втрат, обумовлених коловою і радіальною нерівномірністю потоку, кінцевими перетіканнями і дією відцентрових сил. Можна очікувати, що зменшення рівня втрат в ступені осьового компресора можна забезпечити шляхом впливу на пограничний шар в кінцевому зазорі робочого колеса.


Ключові слова


лопатковий вінець; пограничний шар; моделювання течії; напрямний апарат; вторинні втрати; втрати повного тиску

Посилання


Tereshchenko Yu. M., Kulik N. S., Lastivka I. A., Volyanskaya L. G., Doroshenko E. V., Te-reshchenko Yu. Yu. (2012) Ajerodinamicheskie sledy v kompressorah gazoturbinnyh dvigatelej [Aerodynamic wakes in gas turbine engine compressors]. Kyiv, Ukraine, NAU, 232 p. (in Russian)

Pinto, R.N., Afzal, A., D’Souza, L.V., Ansari, Z., Samee, A. D. M. (2016) Computational Fluid Dynamics in Turbomachinery: A Review of State of the Art. Archives of Computational Methods in Engineering. vol. 24, no. 3, pp. 467-479. doi.10.1007/s11831-016-9175-2

Hu, J.F., Zhu, X.C., Yang, H. Ou, Qiang, X. Q., Du, Zh. H. (2011) Performance prediction of transonic axial compressor based on streamline curvature method. Journal of Mechanical Science and Technology. vol. 25, no. 12, pp. 3037-3045. doi.10.1007/s12206-011-0817-x

Janke, C., Bestle, D., Becker, B. (2015) Compressor map computation based on 3D CFD analysis. CEAS Aeronautical Journal. vol. 6, no. 4, pp. 515-527. doi.10.1007/s13272-015-0159-y

Banjac, M., Petrovic, M. V.,Wiedermann, A. (2015) Secondary Flows, Endwall Effects, and Stall Detection in Axial Compressor Design. Journal of Turbomachinery. vol. 137, no. 5, pp. 051004.1-051004.12. doi: 10.1115/1.4028648

Walker, G. J., Hughes, J. D., Köhler, I., Solomon, W. J. (1998) The Influence of Wake–Wake Interactions on Loss Fluctuations of a Downstream Axial Compressor Blade Row. Journal of Turbomachinery. vol. 120, no. 4, pp. 695-704. doi:10.1115/1.2841780

Yoon, S., Selmeier, R., Cargill, P., Wood, P. (2015) Effect of the Stator Hub Configuration and Stage Design Parameters on Aerodynamic Loss in Axial Compressors. Journal of Turbomachinery. vol. 137, no. 9, pp. 091001.1-091001.10. doi: 10.1115/1.4029598

Smith, N. R., Key, N. L. (2015) Flow visualization for investigating stator losses in a multistage axial compressor. Experiments in Fluids. vol. 56, article 94. doi.10.1007/s00348-015-1964-0

Banjac, M., Petrovic, M. V.,Wiedermann, A. (2014) A New Loss and Deviation Model for Axial Compressor Inlet Guide Vanes. Journal of Turbomachinery. vol. 136, no. 7, pp. 071011.1-071011.13. doi: 10.1115/1.4025956

Saathoff, H., Stark, U. (2000) Endwall boundary layer separation in a single-stage axial-flow low-speed compressor and a high-stagger compressor cascade. Forschung im Ingenieurwesen. vol. 65, no. 8, pp.217-224. doi.10.1007/s100109900019

Storer, J. A., Cumpsty, N. A. (1994) An Approximate Analysis and Prediction Method for Tip Clearance Loss in Axial Compressors. Journal of Turbomachinery. vol. 116, no. 4, pp. 648-656. doi: 10.1115/1.2929457


Повний текст: PDF

Посилання

  • Поки немає зовнішніх посилань.


ISSN 2306-1472 (Online), ISSN 1813-1166 (Print)

Передплатний індекс 86179

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Unported License.

Ulrich's Periodicals DirectoryIndex CopernicusDOAJSSMРИНЦWorldCatCASEBSCOCrossRefBASEDRIVERНаціональна бібліотека ім. ВернадськогоНауково-технічна бібліотека НАУ