Газодинамическая оптимизация лопаточных диффузоров клиновидной формы центробежного компрессора малоразмерных турбореактивных двигателей на основе численного моделирования

Авиационная и ракетно-космическая техника

Тепловые, электроракетные двигатели и энергоустановки летательных аппаратов

2019. Т. 26. № 4. С. 134-143.

DOI: 10.34759/vst-2019-4-134-143

Авторы

Варсегов В. Л. *, Абдуллах Б. Н. **

Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева, КНИТУ - КАИ, ул. Карла Маркса, 10, Казань, 420111, Россия

*e-mail: varsegov@mail.com
**e-mail: Kuragorony@gmail.com

Аннотация

Проведена оптимизация геометрии лопаток диффузоров клиновидной формы центробежного компрессора (ЦБК), влияющей на коэффициент потери полного давления ξ и коэффициент восстановления статического давления Ср в диффузоре при разных углах входа α3Л. Основной акцент сделан на исследовании течения рабо­чего тела в межлопаточных каналах диффузора и влияния геометрии клиновидного диффузора на эффективность центробежного компрессора при разных углах на входе лопаток диффузора на основе численного анализа. В статье представлены также результаты численного исследования проточной части компрессора, т.е. совместной работы рабочего колеса (РК) с диффузором для оценки качества геометрии и работы диффузора с целью повышения эф­фективности компрессора. Проектирование узлов центробежного компрессора осуществлено с помощью программ­ных пакетов Ansys Workbench (Vista CCD, Fluid flow CFX) и Solidworks для профилирования лопаток диффузора.

Ключевые слова

малоразмерный ТРД, диффузор, центробежный компрессор, оптимизация геометрии, коэффициент потери полного давления, коэффициент восстановления полного давления

Библиографический список

  1. Чумаков Ю.А. Газодинамический расчет центробеж­ных компрессоров транспортных газотурбинных и комбинированных двигателей: Учебное пособие. – М.: МГТУ МАМИ, 2009. – 72 с.

  2. Осипов И.В., Ремчуков С.С. Малоразмерный газо­турбинный двигатель со свободной турбиной и теп­лообменником системы регенерации тепла в клас­се мощности 200 л.с. // Вестник Московского авиа­ционного института. 2019. Т. 26. № 2. С. 81-90.

  3. Щербаков М.А., Юн А.А., Марчуков ЕЮ., Крылов Б.А. Применение современных пакетов вычислительной гидродинамики в расчете выходного устройства воздушно-реактивного двигателя // Вестник Мос­ковского авиационного института. 2010. Т. 17. № 5. С. 116-120.

  4. Щербаков М.А., Юн А.А., Крылов Б.А. Сравнитель­ный анализ моделей турбулентности с использова­нием научного кода «Fastest-SD» и коммерческого пакета ANSYS CFX // Вестник Московского авиа­ционного института. 2009. Т. 16. № 5. С. 116-122.

  5. Ша М, Агульник А.Б., Яковлев А.А. Влияние расчет­ной сетки при математическом моделировании на­текания дозвукового потока на профиль перспек­тивной лопатки с отклоняемой задней кромкой в трехмерной постановке // Вестник Московского авиационного института. 2017. Т. 24. № 4. С. 110–­121.

  6. Костюков В.М., Чан К.Д. Обоснование модели тур­булентности для расчета параметров обтекания и аэродинамических характеристик пассажирского самолета // Вестник Московского авиационного института. 2015. Т. 22. № 1. С. 14-20.

  7. Нестеренко В.В. Основные принципы методики комплексной оптимизации облика и параметров узлов горячей части современных и перспективных ТВГТД // Вестник Московского авиационного института. 2009. Т. 16. № 6. С. 82-92.

  8. Батурин О.В. Конспекты лекций по учебной дис­циплине «Теория и расчет лопаточных машин»: Учебное пособие. – Самара: СГАУ, 2011. – 241 с.

  9. Денисов М.А. Математическое моделирование теп­лофизических процессов. ANSYS и САЕ-проектирование: Учебное пособие. – Екатеринбург: УрФУ, – 149 с.

  10. Милешин В.И., Семёнкин В.Г. Расчетное исследова­ние влияния числа Рейнольдса на характеристики первой типовой ступени компрессора высокого давления // Вестник Московского авиационного института. 2018. Т. 25. № 2. С. 86-98.

  11. Ржавин Ю.А., Емин О.Н., Карасев В.Н. Лопаточные машины двигателей летательных машин. Теория и расчет: Учебное пособие. – М.: МАИ-ПРИНТ, 2008. – 700 с.

  12. Гусаров С.А. Оценка канальных потерь в решетках осевых малоразмерных турбин // Труды МАИ. № 53. URL: http://trudymai.ru/published.php?ID=29397

  13. Гарбарук А.В., Стрелец М.Х., Шур М.Л. Моделиро­вание турбулентности в расчетах сложных течений: Учебное пособие. – СПб.: Изд-во Политехничес­кого института, 2012. – 88 с.

  14. Ледовская Н.Н. Управление отрывом потока в диф­фузионных каналах. Экспериментальное исследо­вание: Дисс. ... канд. техн. наук. – М., 2004. – 156 с.

  15. Белоусов А.Н., Мусаткин Н.Ф., Радько В.М., Кузь­мичев В.С. Проектный термогазодинамический расчет основных параметров авиационных лопаточ­ных машин. – Самара: Самарский аэрокосмичес­кий университет, 2006. – 316 с.

  16. Кузнецов Е.Н., Лунин В.Ю., Панюшкин А.В., Черны­шёв И.Л. Границы безотрывного обтекания тел вра­щения с носовой частью в виде полукаверны Рябушинского // Вестник Московского авиационного института. 2018. Т. 25. № 4. С. 7-15.

  17. Иванов И.Э., Крюков И.А. Численное исследование турбулентных течений с ограниченным и свобод­ным отрывом в профилированных соплах // Вест­ник Московского авиационного института. 2009. Т. 16. № 7. С. 23-30.

  18. Крюков И.А. Расчет сверхзвуковых турбулентных течений // Вестник Московского авиационного ин­ститута. 2009. Т. 16. № 2. С. 101-108.

  19. Bonaiuti D, Arnone A., Ermini M, Baldassarre L. Analysis and Optimization of Transonic Centrifugal Compressor Impellers Using the Design of Experiments Technique // Journal of Turbomachinery. 2006. Vol. 128. No. 4, pp. 786-797. DOI: 10.1115/1.1579507

  20. Tamaki H, Nakao H, Saito M. The Experimental Study of Matching Between Centrifugal Compressor Impeller and Diffuser ASME // Journal of Turbomachinery. 1999. Vol. 121. No. 1, pp. 113-118. DOI: 10.1115/1.2841218

mai.ru — информационный портал Московского авиационного института

© МАИ, 1994-2019