Параметрическая трехмерная модель рабочего колеса центробежного компрессора малоразмерного газотурбинного двигателя

Авторы

Данилов М. А.^*, Бесшапов П. П.^**

Центральный институт авиационного моторостроения имени П. И. Баранова, Москва, Россия

*e-mail: madanilov@ciam.ru
**e-mail: ppbesshapov@ciam.ru

Аннотация

Разработана автоматизированная трехмерная параметрическая модель рабочего колеса центробежного компрессора. Модель преобразует исходные данные для проектирования в необходимые для построения трехмерной модели лопатки рабочего колеса геометрические параметры, на основе которых в коммерческом программном коде формируется трехмерная твердотельная модель полноразмерной лопатки, сектора диска и рабочего колеса целиком. 
Для повышения стабильности модель использует инструменты самодиагностики как на этапе формирования параметров твердотельной модели, так и при ее построении, автоматически корректируя их до приемлемых значений.
Модель применяется при конструкторско-технологической проработке, в газодинамических и прочностных расчетах, а также в системах многокритериальной автоматической оптимизации в составе комплексов проектирования и многодисциплинарных расчетов.

Ключевые слова:

рабочее колесо центробежного компрессора, автоматизированная трехмерная параметрическая модель

Список источников

1. Григорьев В.А., Кузьмичев В.С., Зрелов В.А. и др. Малоразмерные авиационные газотурбинные двигатели: Учебное пособие. Самара: Изд-во Самарского университета, 2021. 436 с.
2.  Кузьмичев В.С., Ткаченко А.Ю., Филинов Е.П. Влияние размерности турбореактивных двигателей на выбор оптимальных параметров рабочего процесса // Вестник Московского авиационного института. 2017. Т. 24. № 4. С. 40-45.
3.  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.
4.  Ремчуков С.С., Осипов И.В., Данилов М.А. и др. Разработка перспективного малоразмерного турбовентиляторного реактивного двигателя на основе базового газогенератора // Известия высших учебных заведений. Авиационная техника. 2023. № 1. С. 75-81.
5.  Галеркин Ю.Б. Турбокомпрессоры: рабочий процесс, расчет и проектирование проточной части. М.: КХТ, 2010. 581 с.
6.  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.
7.  Щербаков М.А., Юн А.А., Марчуков Е.Ю. и др. Применение современных пакетов вычислительной гидродинамики в расчете выходного устройства воздушно-реактивного двигателя // Вестник Московского авиационного института. 2010. Т. 17. № 5. С. 116-120.
8.  Еременко В.В., Михайлов А.Е., Михайлова А.Б. и др. Сравнительный анализ влияния моделей турбулентности при численном моделировании экспериментальной ступени центробежного компрессора // Вестник Самарского университета. Аэрокосмическая техника, технологии и машиностроение. 2023. Т. 22. № 4. С. 99-111. DOI: 10.18287/2541-7533-2023-22-4-99-111
9.  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.
10.  Иванов В.М., Кожухов Ю.В., Данилишин А.М. Повышение качества проектирования малорасходных ступеней центробежных компрессоров за счет верификации и валидации расчетных CFD моделей // Известия Самарского научного центра Российской академии наук. 2020. Т. 22. № 6. С. 48-56. DOI: 10.37313/1990-5378-2020-22-6-48-56
11.  Иванов В.М., Кожухов Ю.В., Данилишин А.М. и др. Моделирование и валидация рабочего процесса в модельной малорасходной ступени центробежного компрессора // Новое в российской электроэнергетике. 2019. № 6. С. 12-19.
12.  Иванов В.М., Кожухов Ю.В. Повышение качества проектирования малорасходных ступеней центробежных компрессоров путем создания базы данных виртуальных рабочих колес по результатам CFD-моделирования // Вестник Магнитогорского государственного технического университета им. Г.И. Носова. 2021. Т.19. №1. С. 83–93. DOI: 10.18503/1995-2732-2021-19-1-83-93
13.  Штаничев Р.А., Яблоков А.М., Садовский Н.И. Верификации результатов численного моделирования малорасходной ступени центробежного компрессора с экспериментальными данными с помощью программных комплексов Numeca Fine/Turbo и Ansys CFX // Вестник Международной академии холода. 2021. № 3. С. 32–38. DOI: 10.17586/1606-4313-2021-20-3-32-38
14.  Данилишин А.М., Кожухов Ю.В. Разработка параметрической модели проточной части двухзвенной ступени с осерадиальным рабочим колесом центробежного компрессора // Территория «Нефтегаз». 2019. № 1-2. С. 12-18.
15.  Данилишин А.М., Кожухов Ю.В. Алгоритм и примеры многопараметрической автоматизированной расчетной оптимизации компрессорных ступеней с осерадиальными рабочими колесами турбодетандерных агрегатов // Вестник Международной академии холода. 2022. № 2. С. 27–34. DOI: 10.17586/1606-4313-2022-21-2-27-34
16.  Батурин О.В., Колмакова Д.А., Матвеев В.Н. и др. Проектирование центробежного компрессора с применением технологии оптимизации IOSO. Самара: Изд-во СамГАУ, 2013. 66 с.
17.  Рекстин А.Ф., Галеркин Ю.Б. Особенности первичного проектирования малорасходных центробежных компрессорных ступеней // Вестник ПНИПУ. Машиностроение, материаловедение. 2018. Т. 20. № 2. С. 43–54. DOI: 10.15593/2224-9877/2018.2.06
18.  Осипов И.В., Ломазов В.С. Разработка малоразмерных ГТД различного типа на базе унифицированного газогенератора // Авиационные двигатели. 2019. № 4(5). С. 11-18.
19.  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.
20.  Божко А.Н., Жук Д.М., Маничев В.Б.. Компьютерная графика. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2007. 389 с.