Представлена модификация разработанной ранее методики решения обратных задач газодинамики компрессорных решеток для дозвуковых течений. Использован подход, при котором решение обратной задачи дополнено расчетом турбулентного пограничного слоя на профиле решетки с применением метода интегральных соотношений. Верификация методики проведена путем расчета пограничного слоя на плоской пластине, а также с использованием результатов численного моделирования турбулентных газовых течений в построенных решетках. Методика обладает точностью, достаточной для построения первого приближения проектируемой решетки, которую в дальнейшем можно оптимизировать с целью улучшения ее аэродинамических характеристик.

Розроблено й обгрунтовано методи побудови монотонних різницевих схем з обмежувачами, а також розглянуто питання їх ефективного використання для числового дослідження запропонованих математичних моделей нестаціонарних аеродинамічних, електродинамічних процесів як квазілінійних гіперболічних систем диференціальних рівнянь у частинних похідних. Наведено функціональні рівняння та систему рівнянь і побудовано їх загальні розв'язки (L-функції) які використовуються у конструкціях монотонних різницевих схем слабкої та класичної апроксимації. Впроваджено L-модифіковані інтерполяційні поліноми Ньютона. Розроблено математичну модель багаторядної гратки жорстких профілів у трансзвуковому потоці газу на базі системи рівнянь газової динаміки (Ейлера). Виконано числове дослідження механізму виникнення низькочастотних аеродинамічних навантажень на профілі робочої гратки, що взаємопов'язані з рухом ударної хвилі завдяки системі рухомих і нерухомих граток профілів. Побудовано математичну модель аеропружної гратки профілів, базуючись на зв'язаних системах рівнянь для газодинамічного потоку та пружних коливань профілів. Виконано числове дослідження умов автоколивань у системі "газ - пружні профілі" у разі імпульсного збурення закону коливань профіля гратки. Модель ізольованого пружного профіля крила використано для числового дослідження стійкості переходів меж зон, компактних за числом Маха, стабільних і нестабільних його аеропружних коливань у трансзвуковому потоці газу. Монотонну різницеву схему застосовано для інтегрування нестаціонарних рівнянь Максвелла, записаних у дивергентній формі.

Індекс рубрикатора НБУВ: З762.2-011.41 с116

Рубрики:

Лопаткові компресори

Шифр НБУВ: Ж24320 Пошук видання у каталогах НБУВ 

Предложено усовершенствование численного метода расчета трехмерных течений вязкого сжимаемого газа в проточных частях компрессоров. В новом газодинамическом решателе реализованы ограничения реализуемости для турбулентных напряжений и выполнено уточнение граничных условий на выходе. При этом существенно повысилась робастность решателя, что проявилось в возможности проведения расчетов для практически любого режима от достаточно произвольного начального приближения. Ложные отрывы в приторцевых пограничных слоях на выходе компрессора при этом не возникают. Построена расчетным путем характеристика двухступенчатого осевого компрессора. Исследована сложная вихревая структура течения в последнем спрямляющем аппарате.

Рассмотрены новые виды потерь в проточной части компрессора, их учет, и меры по снижению. Обоснованы моделирующие условия: радиальный зазор; нестационарность; управляемая диффузорность. На примере средней ступени компрессора высокого давления рассмотрено влияние окружного навала лопаток рабочего колеса и направляющего аппарата на характеристики ступени. Установлено оптимальное сочетание навалов лопаток РК и НА. В виду смешения эффектов радиального зазора с парными вихрями и кольцевым пограничным слоем предложено их влияние на кпд РК учитывать совместно. Также совместно оценивать кромочные потери, вызываемые нестационарное взаимодействие лопаточных венцов, с реактивным сопротивлением акустического импеданса и генерированием шума.

Предложены новые зависимости для определения угла отставания и коэффициента потерь в дозвуковых компрессорных решетках профилей с "управляемой" диффузорностью. Характерной их особенностью являлась S-образная форма средней линии. Получение таких зависимостей выполнено по результатам испытаний нескольких многоступенчатых компрессоров, а также расчетов трехмерного вязкого течения в их проточной части с помощью программного комплекса ANSYS CFX. Рассмотрены основные результаты определения характеристик компрессорных решеток различной геометрии с "управляемой" диффузорностью, приведены коэффициенты детерминации полученных зависимостей.

Представлены результаты численного параметрического исследования особенностей течения в суперкритической решетке профилей компрессорной ступени, направленное на снижение волновых потерь и уменьшение области отрывного течения в межлопаточном канале. Поочередно рассмотрено влияние различных геометрических параметров, определяющих среднюю линию профиля, на характер течения в решетке. Представлены результаты расчетов, показано изменение величины волновых потерь и размеров области отрывного течения. По результатам исследования проведен выбор рациональной формы профиля. Определены и сопоставлены характеристики "исходной" и "модернизированной" решеток.

Приведены результаты численного моделирования течения в однорядной (ОКР) и геометрически эквивалентной двухрядной компрессорной решетке (ГЭДКР). Результаты численного моделирования сравнены с результатами известного физического эксперимента. Расчеты показали, что погрешность при численном моделировании составляет 3,1 - 5,6 %. Приведены аэродинамические характеристики ОКР и ГЭДКР.