Телефон: 8-800-350-22-65
WhatsApp: 8-800-350-22-65
Telegram: sibac
Прием заявок круглосуточно
График работы офиса: с 9.00 до 18.00 Нск (5.00 - 14.00 Мск)

Статья опубликована в рамках: Научного журнала «Студенческий» № 24(68)

Рубрика журнала: Технические науки

Секция: Энергетика

Скачать книгу(-и): скачать журнал часть 1, скачать журнал часть 2, скачать журнал часть 3

Библиографическое описание:
Беляков А.О., Тощаков А.М. РАСЧЕТ ХАРАКТЕРИСТИК ОСЕВОГО КОМПРЕССОРА ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ ГТУ С ПРИМЕНЕНИЕМ ПАКЕТОВ ПРИКЛАДНЫХ ПРОГРАММ // Студенческий: электрон. научн. журн. 2019. № 24(68). URL: https://sibac.info/journal/student/68/148367 (дата обращения: 29.03.2024).

РАСЧЕТ ХАРАКТЕРИСТИК ОСЕВОГО КОМПРЕССОРА ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ ГТУ С ПРИМЕНЕНИЕМ ПАКЕТОВ ПРИКЛАДНЫХ ПРОГРАММ

Беляков Андрей Олегович

студент, кафедра авиадвигателестроения РГАТУ,

РФ, г. Рыбинск

Тощаков Александр Михайлович

канд. техн. наук, старший преподаватель кафедры авиадвигателестроения РГАТУ,

РФ, г. Рыбинск

Определение характеристик осевого компрессора энергетической газотурбинной установки (ГТУ) на этапе проектирования является важной задачей с точки зрения обеспечения требуемой мощности, экономичности и надежности изделия. Достижение заданных в техническом задании значений КПД лопаточных машин является сложной научно-технической задачей. В случае проектирования компрессоров задача осложняется еще и требованием обеспечения достаточных запасов газодинамической устойчивости, постепенно снижающихся с ростом параметров цикла.

На сегодняшний день для трехмерного моделирования процессов газовой динамики лопаточных машин широко используются методы расчета, основанные на численном решении уравнение Навье-Стокса осредненных по Рейнольдсу, реализованные в прикладных коммерческих пакетах.

При расчете характеристик компрессора основные сложности возникают при определении границ напорных веток. Правая граница напорной ветки определяется запиранием межлопаточного канала по расходу, что может быть смоделировано с применением трехмерного расчета за счет задания соответствующих граничных условий. Левая граница напорной ветки (граница газодинамической устойчивости) соответствует предпомпажному режиму, характеризующемуся пульсациями давления, что плохо поддается моделированию с применением методов расчета, основанных на численном решении. Как правило, при моделировании режимов близких к предпомпажному состоянию расчет не сходится и в таком случае считают, что условная граница газодинамической устойчивости достигнута.

В работе проводится пример расчета характеристик первой ступени компрессора низкого давления (КНД) двигателя ДН-80 с применением программного пакета вычислительной газовой динамики ANSYS CFX. В ходе расчета правая граница напорной ветки характеристики определялась за счет задания на выходе из лопаточного венца статического давления равного полному давлению на входе. Левая граница рассчитывалась в два этапа. Вначале в первом приближении условная граница неустойчивой работы ступени определялась по сходимости численного решения. А во втором приближении уточнялась с помощью математической модели приведенной в работах [1, 2], позволяющей рассчитывать характеристики осевых компрессоров в срывной области рабочих режимов для прогрессирующего и полного вращающегося срыва с учетом гистерезиса границы динамической устойчивой (ГДУ) работы компрессора.

Такой подход для расчетного определения границы газодинамической устойчивости позволяет дополнить методы вычислительной газовой динамики на режимах формирования срывных и обратных течений в проточной части осевого компрессора за счет применения эмпирических математических моделей. Что в свою очередь позволяет моделировать процессы в осевых компрессорах в устойчивой области, определять границу устойчивой работы, прогнозировать протекание характеристик в срывной области рабочих режимов и при обратном направлении потока, алгоритмизировать управляющие воздействия на ГТУ.

 

Рисунок 1. Характеристики ступени осевого компрессора

 

На рисунке 1 пунктиром показаны характеристики компрессора для разной частоты вращения, построенные с помощью программного пакета ANSYS CFX. Сплошной линией – характеристики, построенные с помощью математических моделей. Черным цветом – линии КПД. Красной пунктирной линией – граница газодинамической устойчивости.

 

Список литературы:

  1. Моделирование неустановившихся режимов авиационных ГТД с учетом гистерезиса границы устойчивой работы компрессора/ А. Е. Михайлов, Д. А. Ахмедзянов, Ю. М. Ахметов, А. Б. Михайлова // Вестник УГАТУ: научный журнал Уфимск. гос. авиац. техн. ун-та. – Уфа: УГАТУ, 2014. – т.18, №2 (63). – с. 3–9.
  2. Расчет характеристик осевых компрессоров авиационных ГТД совместно с границей устойчивой работы с помощью расширенной методики обобщенных зависимостей/ А.Б. Михайлова, Д.А. Ахмедзянов, Ю.М. Ахметов, А.Е. Михайлов// Известия ВУЗов. Авиационная техника – Казань: КНИТУ, 2014 - №3. – с. 55-59.
  3. Карелин О.О., Тощаков А.М. Компьютерное моделирование как основа освоения междисциплинарных компетенций в области проектирования авиационных ГТД // Вестник РГАТУ имени П.А. Соловьева, 2016. -  №2 (37). - С. 174-179
  4. Белоусов А.Н., Мусаткин Н.Ф., Радько В.М., Кузьмичёв В.С. Проектный термогазодинамический расчёт основных авиационных лопаточных машин; Самар. гос. аэрокосм. ун-т. Самара, 2006. с.316

Оставить комментарий

Форма обратной связи о взаимодействии с сайтом
CAPTCHA
Этот вопрос задается для того, чтобы выяснить, являетесь ли Вы человеком или представляете из себя автоматическую спам-рассылку.