20. Р. Р. Симашов, С. В. Чехранов, И. Н. Ханькович. Расчет потерь кинетической энергии в сверхзвуковых рабочих решетках при моделировании переменных режимов малорасходных турбин

Научная статья
УДК 621.165
DOI: https://doi.org/10.48612/dalrybvtuz/2023-66-20
EDN: TAKAYG

Расчет потерь кинетической энергии в сверхзвуковых рабочих решетках при моделировании переменных режимов малорасходных турбин

Рафаиль Равильевич Симашов
Дальневосточный государственный технический рыбохозяйственный университет, Владивосток, Россия;
кандидат технических наук, доцент, доцент кафедры «Судовые энергетические установки», SPIN-код: 7339-4915, AuthorID: 693480; e-mail: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.

Сергей Валентинович Чехранов
Дальневосточный государственный технический рыбохозяйственный университет, Владивосток, Россия;
доктор технических наук, профессор, профессор кафедры «Судовые энергетические установки», SPIN-код: 9145-4473, AuthorID: 473792; e-mail: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.

Илья Николаевич Ханькович
Дальневосточный государственный технический рыбохозяйственный университет, Владивосток, Россия;
старший преподаватель кафедры «Судовые энергетические установки», SPIN-код: 6371-0465, AuthorID: 695086; e-mail: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.

Аннотация. Степень достоверности решения задачи многорежимной оптимизации малорасходных турбин во многом определяется от совпадения истинных и принятых в расчете потерь кинетической энергии в рабочем колесе. Анализ методик расчета потерь энергии в сверхзвуковых рабочих решетках различных авторов, показал, что представленные в этих работах зависимости позволяют использовать их лишь на расчетном режиме и не учитывают влияние толщины входных кромок на потери в рабочем колесе. В работе приводятся обобщающие зависимости коэффициентов потерь кинетической энергии в сверхзвуковых рабочих решетках малорасходных турбин, в широком диапазоне изменения определяющих геометрических и режимных параметров, учитывается влияние периодической нестационарности потока. Представленные в работе эмпирические зависимости составляют математическую модель определения коэффициента потерь кинетической энергии в сверхзвуковых рабочих решетках. Данная модель может быть использована при моделировании переменных режимов и многорежимной оптимизации малорасходных турбин.

Ключевые слова: малорасходные турбины, переменные режимы, коэффициенты потерь кинетической энергии, сверхзвуковые рабочие решетки

Список источников

1. Куприянов О.Е. Определение газодинамических оптимальных параметров сверхзвуковых турбинных решеток с большим поворотом потока: дис. … канд. техн. наук. Л.: ЛПИ, 1988. 298 с.

2. Погодин Ю.М., Косарев А.В., Петров А.С. Расчет потерь в сверхзвуковых активных турбинных решетках // Тр. ЛКИ: Проблемы повышения эффективности судовых энергетических установок. Л.: Изд-во ЛКИ, 1985. С. 82–89.

3. Левенталь М.Ю., Погодин Ю.М., Миронов Ю.Р. Совершенствование методики расчетного определения потерь энергии в турбинных решетках профилей // Морские интеллектуальные технологии. 2021. Т. 3, № 2. C. 104–109.

4. Дейч М.Е. Техническая газодинамика. М.: Энергия, 1974. 592 с.

5. Дейч М.Е., Дахнович А.А. Влияние толщины кромок рабочих лопаток на экономичность сверхзвуковой турбинной ступени // Теплоэнергетика. 1971. № 10. С. 80–81.

6. Венедиктов В.Д., Колесов А.Н. Обобщение результатов продувок плоских дозвуковых решеток газовых турбин методами регрессионного анализа // Тр. ЦИАМ. 1978. № 814. С. 1–24.

7. Исследование облопатывания сверхзвуковых двухвенечных ступеней / Б.В. Альфер, З.Г. Бочарова, В.Д. Пшеничный, А.И. Слепухин // Проблемы проектирования современных паровых турбин: тез. докл. Всесоюз. науч.-техн. конф. Л.: Судостроение, 1972. С. 45–59.

8. Слепухин А.И. Исследование сверхзвукового облопатывания судовых турбин заднего хода: дис. … канд. техн. наук. Л.: ЛПИ, 1970. 174 с.

9. Кириллов И.И., Павлов А.П. Кромочные потери энергии в турбинных решетках активного типа при больших скоростях потока // Энергомашиностроение. 1969. № 1. С. 47–48.

10. Туапетел, Дж. В. Влияние толщины и формы выходной кромки на потери кинетической энергии в сопловых турбинных решетках / Дж. В. Туапетел, В.А. Рассохин // Научно-технические ведомости СПбГПУ. 2009. № 2. С. 72–76.

11. Атлас экспериментальных характеристик плоских турбинных решеток / Г.Ю. Степанов, В.А. Эпштейн, В.В. Гольцев и др. М.: ЦИАМ им. П.И. Баранова, 1964.

12. Губарев А.В. Исследование рабочих решеток турбин при сверхзвуковых скоростях // Изв. вузов. Авиационная техника. 1962. № 2. С. 102–112.

13. Павлов А.П. Влияние высоты лопаток и формы каналов на концевые потери в сверхзвуковых рабочих решетках турбин // Тр. ЛПИ. 1968. № 297. С. 22–25.

14. Туапетел Дж. В. Влияние вторичных течений газа в межлопаточных каналах на потери кинетической энергии в турбинной ступени // Научно-технические ведомости СПбГПУ. 2010. № 3. C. 27–31.

15. Раков Г.Л. Аэродинамическое совершенствование малорасходных турбин: дис. … канд. техн. наук. Л.: ЛПИ, 1982. 137 с.

16. Юсупов Э.И. Исследование некоторых методов повышения КПД одновенечных сверхзвуковых парциальных турбин: дис. … канд. техн. наук. Л.: ЛКИ, 1970. 168 с.

17. Копелев С.З., Зикеев В.В. Аэродинамические потери в лопаточных решетках рабочих колес турбин при нестационарном обтекании // Теплоэнергетика. 1979. № 8. С. 40–44.

18. Степанов Г.Ю. Гидродинамика решеток турбомашин. М.: Физматгиз, 1962. 512 с.

19. Зильберман А.С. и др. Дополнительные потери энергии из-за периодической нестационарности потока в рабочих лопатках турбинных ступеней // Теплоэнергетика. 1973. № 10. С. 55–58.

20. Бусурин В.Н. Турбинные многорежимные автономные энергетические установки малой мощности: автореф. дис. … доктора наук по энергетическому, металлургическому и химическому машиностроению, 05.04.12. СПб., 1995.

Скачать статью.

Статья поступила в редакцию 01.12.2023; одобрена после рецензирования 04.12.2023; принята к публикации 05.12.2023.

Original article

Calculation of kinetic energy losses in supersonic working grids when modeling variable modes of low-flow turbines

Rafail R. Simashov
Far Eastern State Technical Fisheries University, Vladivostok, Russia;
PhD in Engineering Science, Associate Professor, Associate Professor of Department of Marine Power Systems, SPIN-cod: 7339-4915, AuthorID: 693480; e-mail: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.

Sergei V. Chekhranov
Far Eastern State Technical Fisheries University, Vladivostok, Russia;
Doctor of Technical Sciences, Professor, Professor of Department of Marine Power Systems, SPIN-код: 9145-4473, AuthorID: 473792; e-mail: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.

Ilya N. Khankovich
Far Eastern State Technical Fisheries University, Vladivostok, Russia;
Senior Lecturer of Department of Marine Power Systems, SPIN-код: 6371-0465, AuthorID: 695086; e-mail: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.

Abstract. The degree of reliability of solving the problem of multimode optimization of low-consumption turbines is largely determined by the coincidence of the true and assumed kinetic energy losses in the impeller. The analysis of methods for calculating energy losses in supersonic working grids by various authors has shown that the dependencies presented in these works allow them to be used only in the design mode and do not take into account the influence of the thickness of the input edges on the losses in the impeller. The paper presents generalizing dependences of kinetic energy loss coefficients in supersonic working grids of low-flow turbines, in a wide range of changes in the determining geometric and operating parameters, the influence of periodic unsteadiness of the flow is taken into account. The empirical dependences presented in the paper constitute a mathematical model for determining the coefficient of kinetic energy loss in supersonic working grids. This model can be used in modeling variable modes and multi-mode optimization of low-flow turbines.

Keywords: low-consumption turbines, variable modes, kinetic energy loss coefficients, supersonic working grids