Создание методики газодинамического расчета, оптимизация и анализ проточной части осевых компрессоров и ступеней

• Автор: Попов, Юрий Андреевич
• Шифр специальности: 05.04.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 151 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА I. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРНЫХ ИСТОЧНИКОВ
1.1. Принципы первичного проектирования - вариантного расчета изолированной ступени
1.1.1. Профилирование на расчетном радиусе
1.1.2. Профилирование по высоте лопаток
1.2. Многоступенчатый компрессор
1.3. Методы профилирования плоских решеток
1.4. Сравнение методик расчета потерь в лопаточной решетке
1.5. Влияние сжимаемости
1.6. Влияние относительного удлинения лопаток на КПД ступеней
1.7. Взаимное влияние ступеней
1.8. Экспериментальные данные по эффективности модельных ступеней и осевых компрессоров
1.9. Заключение
ГЛАВА 2. КОМПЬЮТЕРНЫЕ ПРОГРАММЫ ДЛЯ АНАЛИЗА ПОТОКА И ВАРИАНТНОГО РАСЧЕТА СТУПЕНЕЙ И КОМПРЕССОРОВ
2.1. Компьютерная программа ОДОС-ГП04: «Оптимизация дозвуковых
ступеней осевых компрессоров, расчет характеристик»
2.1.1. Назначение программы
2.1.2. Расчетные возможности программы
2.1.3. Расчет параметров потока в элементарной плоской решетке
2.1.4. Расчет параметров потока по высоте лопаток
2.1.5. Расчет характеристик ступени
2.1.6. Пример расчета характеристик

2.2. Компьютерная программа АППОС-ГП06: «Анализ пространственного
потока осевых ступеней»
2.2.1. Назначение программы
2.2.2. Задаваемые параметры ступени
2.2.3. Основы алгоритма расчета
2.2.4. Пользование программой
2.2.5. Заключение
2.3. Компьютерная программа ДОК-ГП-09: «Расчет КПД и основных
параметров осевого компрессора»
2.3.1. Назначение программы
2.3.2. Задаваемые параметры компрессора и основы алгоритма расчета
2.3.3. Алгоритм расчета конструктивных параметров
2.3.4. Анализируемые результаты
2.3.5. Сопоставление расчетов КПД с результатами испытаний ОК и
модельных ступеней
2.3.6. Заключение
ГЛАВА 3. РАСЧЕТНЫЙ АНАЛИЗ И ОПТИМИЗАЦИЯ ДОЗВУКОВЫХ
СТУПЕНЕЙ ПРЕДЕЛЬНЫХ ПАРАМЕТРОВ
3.1. Объекты численного эксперимента
3.2. Оптимизация построения пространственного потока
3.3. Влияние степени реактивности
3.4. Влияние фактора диффузорности
3.5. Определение максимально возможной производительности и напора
дозвуковых ступеней
3.6. Анализ результатов расчетного исследования
ГЛАВА 4. ОПТИМИЗАЦИЯ И ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПРЕДЕЛЬНЫХ ПАРАМЕТРОВ ДОЗВУКОВЫХ ОСЕВЫХ КОМПРЕССОРОВ ГАЗОТУРБИННЫХ УСТАНОВОК
4.1. Объекты численного эксперимента

4.2. Осевой компрессор для энергетической ГТУ большой мощности
4.2.1. Влияние расчетного коэффициента расхода
4.2.2. Влияние степени реактивности на расчетном радиусе
4.2.3. Влияние фактора диффузорности
4.2.4. Влияние типа проточной части
4.3. Анализ параметров осевого компрессора современной приводной газовой турбины
4.3.1. Исходные данные
4.3.2. Влияние расчетного коэффициента расхода
4.3.3. Влияние степени реактивности на расчетном радиусе
4.3.4. Влияние кинематики пространственного потока
4.4. Анализ результатов. Рекомендации по оптимизации проточных частей на стадии вариантного расчета
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

Отрицательное влияние числа Маха на эффективность лопаточных аппаратов начинается еще до того, как максимальная скорость на профиле достигнет скорости звука. По результатам испытания плоских решеток авторами работы [2] сделаны рекомендации по учету влияния сжимаемости. Однако при разработке модели потерь автор предпочел использовать опыт кафедры КВХТ по обобщению результатов испытания центробежных ступеней. В книгах [36, 37] показано, что наиболее универсальны зависимости, основанные на учете максимальной скорости на профиле — вблизи передней кромки на задней поверхности лопаток. Изменение КПД в зависимости от максимального местного числа Маха у разных ступеней оказалось практически одинаковым.
Использование фактора диффузорности Либляйна позволяет легко определить максимальную местную скорость на профиле в зависимости от параметров решетки.
По принятому закону проектирования нагрузка решетки задается фактором диффузорности. Далее при расчете пространственного потока по принятому закону и по формуле (1.4) вычисляется фактор диффузорности на всех радиусах. Соответственно, значения местных максимальных скоростей на каждом радиусе вычисляются по соотношению (1.7). При описании расчетного алгоритма в главе 2 приводятся и обосновываются эмпирические зависимости для учета влияния максимального числа Маха на КПД лопаточной решетки.
1.6. Влияние относительного удлинения лопаток на КПД ступеней
В настоящее время перспективным является применение осевых компрессоров при конечных давлениях, значительно более высоких, чем давления, при которых ОК применяются в настоящее время. В частности, потребность в таких машинах существует в газовой промышленности, где подобные ОК могут применяться в качестве линейных нагнетателей газоперекачивающих агрегатов [19, 20, 23, 24, 39]. Для таких машин