Разработка метода расчета газодинамических характеристик центробежных компрессоров природного газа на основе математического моделирования пространственного потока

• Автор: Сальников, Сергей Юрьевич
• Шифр специальности: 05.02.13
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 156 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ

Условные обозначения

Введение

Глава 1. Постановка задачи. Обоснование выбранного метода расчета

газодинамических характеристик центробежных компрессоров

1.1. Методы расчета газодинамических характеристик. История вопроса..

1.2. Способы определения границ устойчивой работы центробежного

компрессора

1.3. Математические модели и их классификация

1.4. Описание рассматриваемого метода расчета газодинамических

характеристик

1.4.1. Обзор методов расчета осесимметричного потока
1.4.2. Обзор методов расчета течения на осесимметричной
поверхности тока
1.5. Критерии качества профилирования рабочих колес центробежных
компрессорных машин
Выводы
Глава 2. Описание расчетного метода
2.1. Расчет по средним параметрам неосесимметричных патрубков
2.2. Расчет течения в осесимметричных патрубках
2.3. Расчет течения в лопаточных решетках
2.4. Выбор расчетных зависимостей для оценки потерь энергии в
элементах проточной части центробежного компрессора
2.4.1. Потери во входном патрубке
2.4.2. Потери во входном устройстве
2.4.3. Потери в рабочем колесе
2.4.4. Потери на трение диска
2.4.5. Потери на протечки
2.4.6. Потери в меридиональном зазоре осерадиальных рабочих колес
2.4.7. Потери в безлопаточном диффузоре
2.4.8. Потери в лопаточном диффузоре

2.4.9. Потери в обратном направляющем аппарате
2.4.10 Потери в выходной системе
2.5. Расчет течения на осесимметричной поверхности тока
2.6. Расчет локальных зон возвратного течения, возникающих на
осесимметричной поверхности тока
2.7. Переход от безлопаточной к решетчатой области течения и обратно..
2.8. Построение итерационной схемы расчета
2.9. Определение интегральных показателей центробежного компрессора
Выводы
Глава 3. Расчет газодинамических характеристик центробежных компрессоров с цилиндрическими рабочими лопатками и безлопаточными диффузорами
3.1. Расчет характеристик компрессора типа Н
3.2. Расчет характеристик компрессора типа Н-16-76-1,
Выводы
Глава 4. Расчет газодинамических характеристик двухступенчатого
компрессора
Выводы
Глава 5. Расчет газодинамических характеристик компрессоров с пространственными рабочими колесами и лопаточными диффузорами
5.1. Формообразование профиля лопатки осерадиального рабочего
колеса
5.2. Расчет характеристик каскада низкого давления
5.3. Расчет характеристик каскада высокого давления
5.4. Оценка надежности рассматриваемого метода
Выводы
Заключение
Список использованной литературы

УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ
Переменные:
А - ширина сечения;
С, - коэффициент нагрузки;
£> - диаметр;
Я - площадь;
6 - массовый расход;
Я- напор, постоянная Бернулли, ротальпия;
I - длина, фиксированная координата полуфиксированной расчетной сетки; М- число Маха;
Я-мощность;
Р - давление;
Я - объемный расход;
Яком - коммерческий расход;
Я - газовая постоянная;
Я$ - радиус кривизны;
Яе - число Рейнольдса;
Я - подвижная координата полуфиксированной расчетной сетки;
Т - температура;
V- удельный объем;
X- коэффициент изобарической сжимаемости, толщина лопатки;
¥ - коэффициент изотермической сжимаемости;
7 - коэффициент сжимаемости, количество лопаток; а - скорость звука;
Ь - ширина центробежного рабочего колеса (высота лопатки);
/т - массовая сила; g - ускорение свободного падения;
/' - угол атаки;
к - показатель изоэнтропы;
п -частота вращения, показатель политропы;
Ч - удельная кинетическая энергия газа; г - радиус;
/ - время;

- среднеквадратичный угол относительного потока на входе во входной участок рабочего колеса (Зі«ш (в статье используется обозначение анод?, принятое обычно для обозначения утла абсолютного потока, здесь и далее будет использоваться привычное обозначение Ригдо);
- угол абсолютного потока на выходе из рабочего колеса а
Исходя из результатов испытаний одного рабочего колеса в больших диапазонах изменения угла потока на выходе, числа Маха, угла атаки и профиля скорости на входе, Роджерс делает предположение, что срыв в рабочем колесе происходит, когда отношение
Однако полученный критерий невозможно применять для компрессоров, срывные характеристики которых определяются не рабочим колесом, а другими элементами его проточной части, например (и чаще всего) лопаточным диффузором.
В другой статье [31], опубликованной двумя годами позже, Роджерс, отмечая справедливость замечаний, высказанных в обсуждении, о преждевременности применения
простого критерия =1,6 появления срыва потока ко всем конструкциям центробежных
рабочих колес, приводит результаты дополнительного исследования срывных характеристик более 20 компрессоров с 13 рабочими колесами, конструкция которых изменялась в широких пределах.
В работе предлагается уточненная формула для коэффициента диффузорности
и утверждает, что коэффициент диффузорности ОР является более подходящим параметром для определения момента возникновения срыва потока.
В этой же статье Роджерс определяет и правую границу рабочей зоны компрессора: режим запирания потока в рабочем колесе, который находится из условия появления сверхзвукового течения в горле входа с учетом загромождения потока и влияния относительных потерь полного давления. При приближении к режиму запирания отношение плотностей уменьшается настолько, что уменьшения относительной скорости не
наблюдается и отношение скоростей становится меньше единицы.
Для выбора границ области нормальной работы центробежного компрессора он рекомендует величины: