Исследование и разработка методов повышения эффективности работы первой ступени осевого компрессора ГТУ с регулируемым входным направляющим аппаратом

• Автор: Седунин, Вячеслав Алексеевич
• Шифр специальности: 05.04.12
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Екатеринбург
• Количество страниц: 184 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ

УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА. ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1. Опыт применения однорядного регулирования в осевых компрессорах энергетических ГТУ

1.1.1 Г азотурбинная установка У94.2 Siemens

1.1.2 Газотурбинная установка ГТД

1.1.3 Г азотурбинная установка МБ5002В (ГТК 25И)

1.2. Существующие подходы к оценке работы компрессорной ступени с РВНА на режиме частичного расхода
1.2.1 Определяющие газодинамические и геометрические параметры ступени и отдельных венцов

1.2.2 Профилирование на среднем радиусе

1.3. Основные характеристики ступени осевого компрессора
1.3.1 Потери энергии в ступени
1.3.2 Расчёт угла отставания потока
1.3.3 Критерии удовлетворительной нагруженности венцов и ступени в
целом
1.3.4. Определение границ устойчивой работы компрессорной ступени на режиме с прикрытым ВНА
1.4. Обзор современных технологий проектирования эффективных компрессорных ступеней
1,4.1 Классический способ построения плоского профиля компрессорной
решётки
1.4.2. Специальное профилирование. Профили с предписанным распределением скоростей

1.5. Возможности применения программных комплексов основанных на численном решении уравнений Навье-Стокса
1.5.1 Обоснование целесообразности применения программного комплекса
1.5.2 Характерные особенности проведения газодинамического расчёта в Ашув СБХ
1.6. Постановка задач исследования
ГЛАВА 2. РАЗРАБОТКА УТОЧНЁННОЙ МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ КОМПРЕССОРНОЙ СТУПЕНИ С РВНА В ОДНОМЕРНОЙ ПОСТАНОВКЕ
2.1 Одномерное проектирование ступени и её расчёт на режиме максимального прикрытия
2.2 Оптимизация параметров элементарной ступени с целью уменьшения угла атаки на лопатках направляющего аппарата
2.3 Уточнение математической модели в одномерной постановке с учётом потерь полного давления в решётке и изменения осевой составляющей скорости
2.4 Выводы по главе
ГЛАВА 3. ДВУХМЕРНАЯ ОПТИМИЗАЦИЯ КОМПРЕССОРНОЙ СТУПЕНИ С РВНА
3.1 Допущения и ограничения математической модели для двухмерного расчёта компрессорной ступени с РВНА
3.1.1 Законы радиального равновесия для ступени компрессора
3.1.2 Распределение параметров по высоте ступени при прикрытии РВНА
3.2 Разработка математической модели для двухмерного расчёта, анализа и оптимизации компрессорной ступени с РВНА
3.2.1 Определение закрутки входного направляющего аппарата из условия выбранного параметра ш в законе радиального равновесия
3.2.2 Определение поправки к углу атаки на лопатках направляющего аппарата

3.3 Исследование и оптимизация работы ступени на переменном режиме с учётом заданного изменения параметров по радиусу
3.3.1 Вариантные расчёты компрессорной ступени на номинальном режиме
3.3.2 Исследование работы различных ступеней при прикрытии РВНА.. 107 З.З.ЗОптимизация ступени с целью повышения эффективности её работы на переменном режиме
3.4 Выводы по главе
ГЛАВА 4. РАЗРАБОТКА АВТОМАТИЗИРОВАННОГО АЛГОРИТМА ПРОЕКТИРОВАНИЯ КОМПРЕССОРНОЙ СТУПЕНИ
4.1 Система автоматизированного проектирования компрессорной ступени
4.1.1 Двухмерное профилирование диффузорной решётки
4.1.2 Построение лопатки на основании полученных двухмерных профилей
4.2 Верификация 3D методов расчета течения в компрессоре
4.2.1. Постановка задачи
4.2.2 Верификация параметров расчётной модели
4.3 Выводы по главе
ГЛАВА 5! РАСЧЕТНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ПЕРВОЙ СТУПЕНИ ОСЕВОГО КОМПРЕССОРА В ШИРОКОМ ДИАПАЗОНЕ УГЛОВ УСТАНОВКИ РВНА
5.1 Расчётное исследование первой ступени компрессора прототипа
5.2 Расчётное исследование вновь спроектированной ступени
5.2.1 Сравнение ступеней на номинальном режиме работы
5.2.2. Сравнение условий работы исходной и оптимизированной ступени на режиме с расходом 70% от номинала
5.2 Выводы по главе
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

При использовании диаграммы следует выбрать соответствующие конкретному заданию значения степени реактивности и коэффициента расхода. Рекомендованные значения относительного шага для
компрессорных решеток - t/B = 0,7... 1,0. Выбора конкретного значения FDр

достаточно для определения коэффициента напора Wr и построения треугольников скоростей и последующего газодинамического расчета.
Альтернативный способ выбора параметров лопаточных решеток на расчетном режиме предложен С. Либляйном [8,44,62]. На рис. 1.7 показана типичная диаграмма поверхностных скоростей на лопатках осевого рабочего колеса (расчетный режим). Замедление потока вдоль выпуклой поверхности профилей W2/wmax должно быть равным -0,55. Это обеспечивает минимум профильных потерь, достаточно большой коэффициент напора и удаленность расчетного режима от режима развитого срыва.
Рис. 1.7. Типичная диаграмма распределения скорости вблизи поверхности лопаток осевого рабочего колеса (расчётный режим)