Комплексное влияние геометрических и газодинамических параметров на эффективность малоразмерной осевой турбины

• Автор: Барыкин, Игорь Юрьевич
• Шифр специальности: 05.07.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 120 с. : ил.

Оглавление

Основные условные обозначения, сокращения и индексы

Введение

Глава 1. Потери от радиального зазора в ступенях

осевых турбин с рабочими колесами с бандажом и без бандажа

Снижение потерь от радиального зазора в ступенях осевых турбин

Методы расчета потерь энергии из-за расходных процессов в

периферийных и межвенцовых зазорах осевых турбин

Сравнение методов расчета расходных потерь в

конструктивных зазорах проточной части с опытными данными

Выбор зазоров в проточной части осевых малоразмерных турбин

и их влияние на работу узлов турбоагрегатов
Цели и задачи исследования
Глава 2. Экспериментальное оборудование
Стенд для исследования микротурбин с газостатическим подвесом
ротора
Экспериментальная установка для испытания осевых турбин
Экспериментальное оборудование, опытные модели турбин, автоматизированная система измерений установки для исследования
характеристик
Глава 3 Метод расчета комплексного влияния радиального, осевого зазоров и ряда геометрических параметров на эффективность осевых, одноступенчатых турбин с РК без бандажа и его графическая и
полуэмпирическая зависимости
Глава 4 Выбор определяющих параметров целевой функции потерь на основе аналитических и экспериментальных исследований
Математическая модель потерь от периферийных зазоров в осевых малоразмерных турбинах с РК с бандажом

Корректировка метода определения расходных потерь в периферийных зазорах турбин с рабочим колесом с бандажом при полном подводе и
сравнительный анализ экспериментальных и расчетных результатов
Корректировка метода определения расходных потерь в периферийных зазорах турбин с рабочим колесом с бандажом при парциальном подводе и сравнительный анализ экспериментальных и
расчетных результатов
Метод сопоставления потерь КПД в зависимости от ряда параметров для турбин с РК с бандажом и без бандажа при
полном подводе
Основные выводы по работе
Литература

Основные условные обозначения, сокращения и индексы.
р - давление, Па;
Т - температура, °К;
I - температура, °С р - плотность, кг/м3;
степень реактивности; к - динамическая вязкость;
показатель адиабаты;
Л - газовая постоянная, Дж/(кг-К) р - коэффициент расхода; в - массовый расход, кг/сек;
Ле- число Рейнольдса; ср - теплоемкость при постоянном давлении, Дж/(кг-К);
Су- теплоемкость при постоянном объеме, Дж/(кг-К);
М - число Маха; а - скорость звука, м/с;
горло решетки, м; и - окружная скорость, м/с; с5- изоэнтропическая скорость, м/с ; с - скорость потока в абсолютном движении, м/с; м? - скорость потока в
относительном движении, м/с; г - число гребешков уплотнения;
число лопаток; а - углы лопаток и потока в
абсолютном движении, градус;
(3 - углы лопаток и потока в
относительном движении, градус; X - приведенная скорость;
относительное удлинение; ц(к)- газодинамическая функция плотности тока; п (к) - газодинамическая функция давления; т(Х)- газодинамическая функция температуры; е(1)- газодинамическая функция плотности;
Ф - коэффициент скорости в сопловом аппарате;
|I - коэффициент скорости в рабочем колесе;
Ь - удельная работа, Дж/кг;
N - мощность, Вт;
Н - работа;
п - частота вращения, об/мин;
показатель политропы;
7ГТ - степень понижения давления; р - коэффициент полезного действия (КПД);
Б - диаметр, м (мм); г - радиус, м (мм);
Ь - высота проточной части, м (мм); Х=М) - относительная высота лопатки;

акустики, живучести [55 ;90; 146; 163; 173; 174].
Анализ методов оптимизационного проектирования малоразмерных
турбин
Использование упрощенных формализованных выражений отдельных составляющих потерь, не учитывающих взаимовлияние оптимизируемых параметров, которое может быть весьма существенным, хотя и позволило авторам работ [17; 114] решить задачу о безусловном экстремуме, с вычислением частных производных, с использованием метода Лагранжа, но результаты носят, в основном, рекомендательный характер.
Принятое в работах [3; 13; 93; 95; 117], предположение о том, что взаимное влияние основных конструктивных параметров на их оптимальные значения слабое, позволило авторам решать задачу оптимизации методам покомпонентного дифференцирования функций.
Различия в основных конструктивных параметрах, определенных по различным методикам, объясняются и значительным влиянием масштабного фактора, проявившегося в выборе некоторых фиксированных конструктивных соотношений (Ь/й; а,/Вср; Ь/Т)ср ; 5Д)ср и др.), входящих в формулы для определения относительных потерь, которые сами по себе дают различные результаты.
В работе [17], сделано допущение о малых потерях в 8Г турбин с РК с бандажом и пренебрегая возможными потерями в межвенцовых зазорах малоразмерных турбин с е<1, не учитывали расходные потери в расчетах. В работе [114] отмеченный вид потерь также не учтен и сказано, что для активной турбины расходными потерями в зазорах можно пренебречь, что не согласуется как с теоретическими и экспериментальными работами.
В методе работы [93] в целевой функции формально учтено влияние утечек, но в расчетных исследованиях ими пренебрегают, снижая общность результатов.
В методах работ [33; 44; 122; 163] учитывается наличие бандажного уплотнения постоянным коэффициентом при вычислении концевых потерь