НАУКА и ОБРАЗОВАНИЕ

Файл статьи: SE-BMSTU...o192.pdf (1487.31Кб)

УДК 621.515

1 МГТУ им. Н.Э. Баумана, Москва, Россия

Перераспределение потока в направляющем аппарате, путем изменения формы оси лопаток, может благоприятно сказаться на работе ступени осевого компрессора и способствовать улучшению взаимной работе ступеней многоступенчатого компрессора на нерасчетных режимах. С этой целью проведено исследование влияния изгиба оси лопаток направляющего аппарата на коэффициент запаса газодинамической устойчивости ступени и коэффициент полезного действия ступени.
Влияние изгиба оси лопатки направляющего аппарата, рассмотрено с неизменным рабочим колесом и различными вариантами лопаток направляющего аппарата. Форма оси лопаток НА менялась по дуге окружности в диапазоне ±15% от высоты лопатки в окружном направлении и ±10% от высоты лопатки в осевом направлении с шагом ±2,5%.
В качестве объекта для исследования использовалась численная 3D модель трансзвуковой ступени осевого компрессора со следующими основными параметрами: окружная скорость периферии рабочего колеса 345 [м/с], относительный диаметр втулки 0,7, коэффициент расхода 0,5. Для всех исследованных вариантов изгиба оси НА, профили и решетки рабочего колеса и направляющего аппарата оставались неизменными на одних и тех же цилиндрических поверхностях.
Относительно исходной лопатки НА с радиальной осью потери полного давления направляющего аппарата существенно уменьшаются по всей высоте проточной части в случае изгиба оси лопатки в осевом направлении по движению потока. Изгиб оси в окружном направлении против вращения приводит к уменьшению потерь полного давления в области втулки и периферии, а в ядре потока остается неизменным.
В дальнейшем, интерес к эффектам тангенциального наклона и косого обтекания может распространяться на одновременный изгиб в оба направления, а также исследование влияния изгиба лопатки направляющего аппарата в составе сектора ступеней и многоступенчатого компрессора в широком диапазоне рабочих режимов компрессора.

1. Кампсти Н. Аэродинамика компрессоров: пер. с англ. М.: Мир, 2000. 688 с.
2. Архипов Д.В., Тумашев Р.З. Особенности аэродинамического проектирования высоконапорных ступеней многоступенчатых осевых компрессоров // Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Машиностроение. 2010. № 3. С. 77-80.
3. Небесный П.В., Моляков В.Д. Оптимизация числа ступеней компрессора ГТД // Молодежный научно-технический вестник . МГТУ им. Н.Э. Баумана. Электрон. журн. 2013. № 2. Режим доступа: http://sntbul.bmstu.ru/doc/544385.html (дата обращения 13.04.2015).
4. Брехов А.Ф., Буслик Л.Н., Скляр А.В. Характеристики ступени осевого компрессора с наклонными лопатками // Газовая динамика двигателей и их элементов: сб. ст. Вып. 1. Харьков: Харьков. авиац. ин-т им. Н.Е. Жуковского, 1987. С. 57-60.
5. Брехов А.Ф., Демин А.А., Скляр А.В. Окружной наклон лопаток в компрессорной ступени // Газовая динамика двигателей и их элементов: сб. ст. Вып. 1. Харьков: Харьков. авиац. ин-т им. Н.Е. Жуковского, 1987. С. 60-65.
6. Богод А.Б. Повышение КПД дозвуковой ступени осевого компрессора посредством применения направляющего аппарата с пространственной формой лопаток. Научно-технический отчет ЦИАМ № 11220. М.: ЦИАМ, 1988. 96 с.
7. Анютин А.Н., Буслик Л.Н., Волов А.Г., Демин А.Е. Оценка величины потерь в компрессорной решетке с наклонными или изогнутыми в окружном направлении лопатками // Авиационно-космическая техника и технология. 2008. № 3. С. 85-88.
8. Караджи С.В., Тумашев Р.З. Сравнение аэродинамических характеристик лопаточных венцов с различной формой оси лопатки // Журнал Сибирского федерального университета. Сер. Техника и технологии. 2012. Т. 5, № 3. С. 245-257.
9. Сироткин Я.А. Аэродинамический расчет лопаток осевых турбомашин. М.: Машиностроение, 1972. 448 с.
10. Березин А.В., Василенко С.Е., Куфтов А.Ф., Шкурихин И.Б., Кулишов С.Б., Шаровский М.А. Аэродинамическое совершенствование осевых и центробежных компрессоров // Проблемы машиностроения и автоматизации. 2013. № 3. С. 33-41.
11. Куфтов А.Ф., Сыроквашо А.В. Профилирование проточной части рабочих колес осерадиальных компрессоров // Известия высших учебных заведений. Авиационная техника. 2010. № 4. С. 35-38.
12. Терещенко Ю.М. Аэродинамическое совершенствование лопаточных аппаратов компрессоров. М.: Машиностроение, 1987. 168 с.
13. Архипов Д.В., Тумашев Р.З. Влияние радиальной неравномерности параметров потока при входе в рабочее колесо на газодинамические характеристики ступени осевого компрессора // Вестник двигателестроения. 2013. № 2. С. 130-135.
14. Бекнев В.С., Тумашев Р.З. Концевые явления при проектировании осевого компрессора // Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Машиностроение. 1999. № 3. С. 50-57.
15. Карлов А.М, Куфтов А.Ф. Отработка методики численного моделирования трехмерного вязкого течения в осерадиальном колесе центробежного компрессора в программном комплексе ANSYS CFX // Наука и образование. МГТУ им. Н.Э. Баумана. Электрон. журн. 2012. № 11. С. 69-80. DOI: 10.7463/1112.0465832
16. Герасименко В.П., Шелковский М.Ю. Комплексное аэродинамическое совершенствование компрессоров ГТД // Вестник двигателестроения. 2013. № 2. С. 69-72.
17. Иванов Е.С., Панкова С.И., Прахов В.П. Обобщенные зависимости для некоторых газодинамических параметров осевых многоступенчатых компрессоров // Труды ЦИАМ. № 576. М.: ЦИАМ, 1973. С. 3-8.
18. Рублевский Е.Ю., Плакущий Д.А., Письменный В.И., Кваша Ю.А. Численное исследование двухступенчатого вентилятора // Вестник двигателестроения. 2013. № 2. С. 169-176.
19. Кириллов И.И. Теория турбомашин. Л.: Машиностроение, 1972. 536 с.