Методика моделирования напорной характеристики центробежного компрессорного колеса по результатам испытаний модельных ступеней

• Автор: Карпов, Александр Николаевич
• Шифр специальности: 05.04.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 137 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ

Обозначения и сокращения

Введение

1 Существующие методы расчета напорных характеристик

1.1 Определение коэффициента теоретического напора

на расчетном режиме

1.2 Расчет обтекания невязким квазитрехмерным потоком

1.3 Моделирование линейной напорной характеристики

1.4 Расчет вязкого течения

1.5 Выводы, цели работы

2 Описание объекта исследования

2.1 Используемые экспериментальные данные
2.1.1 Испытания, проведенные на кафедре КВХТ
2.1.2 Данные по «виртуальным» модельным ступеням
2.2 Методика обработки экспериментальных данных
2.2.1 Определение коэффициента теоретического напора
2.2.2 Определение условного коэффициента расхода ступени
2.2.3 Определение политропного КПД рабочего колеса
2.2.4 Определение коэффициента расхода на выходе
из рабочего колеса
2.3 Идентификация «выпадающих» режимов при построении
линейной напорной характеристики
2.4 Построение напорной характеристики по результатам
испытаний без измерений за рабочим колесом
3 Получение выражений для расчета коэффициентов
внутренних протечек и дискового трения
3.1 Способы расчета коэффициентов внутренних протечек и
дискового трения

3.2 Выражения для расчета коэффициентов внутренних протечек
и дискового трения
4 Разработка методики моделирования напорной характеристики
центробежного компрессорного колеса
4.1 Параметры, влияющие на форму напорной характеристики
4.1.1 Число лопаток рабочего колеса
4.1.2 Угол лопаток на выходе из рабочего колеса
4.1.3 Относительный диаметр лопаток на входе в рабочее
колесо
4.1.4 Относительная высота лопаток на выходе из рабочего колеса
4.1.5 Коэффициент центра тяжести эпюры скоростей
при обтекании лопатки невязким потоком
4.2 Выражение для определения коэффициента теоретического напора на расчетном режиме
4.3 Учет формы выходной кромки лопаток рабочего колеса
4.4 Выражение для определения угла наклона напорной характеристики
4.5 Учет типа диффузора
4.6 Примеры использования методики моделирования
напорной характеристики
Заключение
Список использованных источников

ОБОЗНАЧЕНИЯ И СОКРАЩЕНИЯ
Обозначения
а - расстояние по нормали между лопатками, м;
Ь - ширина канала в направлении оси ротора (высота лопатки), м;
В - ширина зазора между покрывающим диском и статорными
элементами компрессора, м; с - абсолютная скорость потока, м/с;
С - изобарная теплоемкость воздуха, Дж/(кг К);
С„ - изохорная теплоемкость воздуха, Дж/(кг К);
О - диаметр, м;
£)| - диаметр начала лопаток рабочего колеса, м;
£>2 - наружный диаметр рабочего колеса, м;
Овт - диаметр втулки рабочего колеса, м;
/ - площадь сечения, м2;
В - массовая сила, м/с2;
g - ускорение свободного падения, м/с2;
к - показатель адиабаты;
К и - отношение диаметра начала лопаток к диаметру входа в рабочее
колесо;
Кр - отношение площади входа в рабочее колесо к площади входа на лопатки рабочего колеса;
Крс — коэффициент центра давления;
- коэффициент, учитывающий влияние вязкости;
1п - длина лопатки;
т - массовый расход, кг/с;
М - число Маха;
ми - условное число Маха;

При определении скоростей течение потока в межлопаточном канале рабочего колеса представляется в виде суммы трех отдельных потоков: потока протекания (транзитный поток), потока вытеснения (относительный вихрь) и циркуляционного потока (рисунок 1.3). Расчет ведется в плоскости конформного отображения (рисунок 1.8) [23, 52, 67].
Рисунок 1.8 - Конформное отображение осесимметричной поверхности
на плоскость [52]
Для получения интегрального уравнения обтекания решетки рассматриваются уравнение неразрывности и условие потенциальности (отсутствия вихря) для идеальной несжимаемой жидкости в слое переменной толщины в плоскости отображения:
£»)+О=0> (137)
ди дг