Исследования компактных вентиляторных установок с переменной циркуляцией по длине лопаток рабочего колеса

DOI: 10.34759/vst-2020-1-30-42

Авторы

Глушков Т. Д.

Центральный аэрогидродинамический институт имени профессора Н.Е. Жуковского (ЦАГИ), ул. Жуковского, 1, Жуковский, Московская область, 140180, Россия

e-mail: dianno@bk.ru

Аннотация

Рассмотрены осевые вентиляторы, имеющие распределение циркуляции по длине лопаток, при котором поток за рабочим колесом закручивается по закону твердого тела. Показано, что распределение кинематических параметров потока за такими вентиляторами позволяет значительно повысить эффективность работы выходных элементов компактных вентиляторных установок с экраном и существенно улучшает их общие аэродинамические характеристики. Выполнен аэродинамический расчет рабочего колеса, изготовлена опытная модель, выполнены ее экспериментальные исследования. Полученные результаты отразили основные положения, принятые при аэродинамическом проектировании опытной вентиляторной установки.

Ключевые слова:

осевой вентилятор, компактная компоновка, рабочее колесо, осерадиальный диффузор, переменная циркуляция

Библиографический список

1. Брусиловский И.В. Аэродинамика и акустика осевых вентиляторов // Труды ЦАГИ. Вып. 2650. – М.: Издательский отдел ЦАГИ, 2004. – 275 с.

2. Cumpsty N.A. Compressor Aerodynamics. – 2nd edition. – Malabar, Florida: Krieger Pub Co, 2004. – 552 p.

3. Wallis R.A. Axial Flow Fans and Ducts.– Hoboken, New Jersey, USA: Wiley-Interscience, 1983. – 431 p.

4. Ткаченко А.Ю., Филинов Е.П. Повышение эффективности газотурбинной установки для нового по­коления газотурбовоза // Вестник Московского авиационного института. 2019. Т. 26. № 1. С. 143–151.

5. Глушков Т.Д., Митрофович В.В., Сустин С.А. Исследования течения в осерадиальном диффузоре за осевым вентилятором // Компрессорная техника и пневматика. 2016. № 8. C. 10-15.

6. Васенина П.М., Глушков Т.Д., Исакович С.А., Ковальчук К.В., Митрофович В.В., Онин А.Ю., Сустин С.А. Расчетные и экспериментальные исследования аэродинамики многопоточных систем охлаждения силовой установки вертолетов // XXVIII научно–техническая конференция по аэродинамике: Сборник трудов конференции (п. Володарского, 20-21 апреля 2017). – Жуковский: Изд-во ЦАГИ им. профессора Н.Е. Жуковского, 2017. С. 74.

7. Сустин С.А. Методика проектирования осевого вентилятора с осерадиальным диффузором в условиях жестких ограничений по габаритам // Компрессорная техника и пневматика. 2014. №2. C. 15-18.

8. Сустин С.А. Повышение эффективности осевых ступеней, работающих в стесненных условиях // Компрессорная техника и пневматика. 2013. № 6. C. 40-45.

9. Gupta A.K., Lilley D.G., Syred N. Swirl flows. – Tunbridge Wells, England: Abacus Press, 1984. – 475 p.

10. Митрофович B.B. Определение предельных расчетных параметров осевых вентиляторов с высоким статическим КПД // Промышленная аэродинамика. 1991. № 4. C. 260-280.

11. Dixon S.L., Hall C.A. Fluid Mechanics and Thermodynamics of Turbomachinery. – 7th Edition. – Elsevier Inc., USA, 2014. – 556 p. DOI: 10.1016/C2011-0-05059-7

12. Lieblein S. Loss and stall analysis of compressor cascades // Journal of basic engineering. 1959. Vol. 81. No. 3, pp. 387-400. DOI: 10.1115/1.4008481

13. Брусиловский И.В. Определение предельных расчетных параметров осевых вентиляторов // Промыш­ленная аэродинамика. 1975. № 32. C. 123-146.

14. Jouini D.B.M., Sjolander S.A., Moustapha S.H. Aerodynamic Perfomance of a Transonic Turbine Cascade at Off-Design Conditions // Journal of Turbomachinery. 2001. Vol. 123. No. 3, pp. 510-518. DOI: 10.1115/1.1370157

15. Бунимович А.И., Святогоров А.А. Обобщение результатов исследования плоских компрессорных реше­ток при дозвуковой скорости // Лопаточные машины и струйные аппараты. 1967. № 2. С. 36-39.

16. Dong Y., Gallimore S.J., Hodson H.P. Three–Dimensional Flows and Loss Reduction in Axial Compressors // Journal of Turbomachinery. 1987. Vol. 109. No. 3, pp. 354-361. DOI: 10.1115/1.3262113

17. Leggett J., Priebe S., Shabbir A., Michelassi V., Sandberg R.D., Richardson E. Loss Prediction in an Axial Compressor Cascade at Off-Design Incidences With Free Stream Disturbances Using Large Eddy Simulation // Journal of Turbomachinery. 2018. Vol. 140. No. 7, pp. 1-13. DOI: 10.1115/1.4039807

18. Panchal S., Mayavanshi V. Experimental Study of Flow through Compressor Cascade // Case Studies in Thermal Engineering. 2017. Vol. 10, pp. 234-243. DOI: 10.1016/j.csite.2017.05.002

19. Lin H., Vezza M., Mc D. Galbraith R.A. Discrete Vortex Method for Simulating Unsteady Flow Around Pitching Aerofoils // AIAA Journal. 1997. Vol. 35. No. 3, рp. 494-499. DOI: 10.2514/2.122

20. Московко Ю.Г. Методика проектирования и разработка энергоэффективных осевых вентиляторов с профилями лопаток специальной формы: Дисс. ... канд. техн. наук. – СПб.: С.-Петерб. гос. политехи. ун-т, 2011. – 149 с.

21. ГОСТ 10921-90. Государственный стандарт СССР. Вентиляторы радиальные и осевые. Методы аэродинамических испытаний. – М.: Издательство стандартов, 1991. – 35 с.