Предметом исследования работы являются современные судовые турбомашины, отличающиеся множеством видов, конструкций, назначений, материалов и рабочих тел. Отмечается, что это многообразие гарантировано использованием современных компьютерных технологий от стадии предварительной подготовки производства до выпуска конечной продукции. Рассмотрен этап проектирования турбоагрегатов, учитывающий внешние характеристики турбинной ступени: мощность, частоту вращения, коэффициент полезного действия, вращающий момент на валу и др. Эффективность ступени выражается коэффициентом полезного действия, который определяется потерями энергии, имеющимися в ступени. Потери, в свою очередь, выражаются потерями в каждом отдельном элементе конструкции турбинной ступени. При этом отмечается, что потери в сопловом аппарате разделяются на потери на трение, кромочные и концевые. Объектом исследования является сопловой аппарат центростремительной малорасходной турбины. Предметом исследования является коэффициент скорости соплового аппарата малорасходной центростремительной турбины. Цель исследования - сравнить значения коэффициентов скорости соплового аппарата, полученных в ходе физического эксперимента, с результатами численного моделирования. Методом исследования является численное моделирование течения газа с применением вычислительной газодинамики. Основной задачей исследования является сопоставление значения коэффициента скорости соплового аппарата, полученного в ходе физического эксперимента, с результатами численного моделирования соплового аппарата с дозвуковыми (сужающимися) каналами. Проведенные исследования показали, что малорасходные радиальные турбины характеризуются небольшими размерами, не позволяющими выполнить физический эксперимент. В исследовании приводится график зависимости коэффициента скорости соплового аппарата от числа Маха. Установлена хорошая сходимость значений коэффициента скорости соплового аппарата, полученного численным методом, с результатами физического эксперимента. Получены поля скоростей проточной части соплового аппарата в диапазоне числа Маха 0,66-0,88. Сделаны выводы о возможности применения численного моделирования для подобного типа сопловых аппаратов.
The subject of the research is modern marine turbomachines which differ in many types, designs, purposes, materials and working bodies. It is noted that this diversity is guaranteed by the use of modern computer technologies from the stage of preliminary preparation of production to the release of final products. The design stage of turbine units taking into account the external characteristics of the turbine stage - power, speed, efficiency, shaft torque and others is considered. The efficiency of the stage is expressed by the efficiency coefficient, which is determined by the energy losses available in the stage. Losses, in turn, are expressed by losses in each individual element of the turbine stage design. At the same time, it is noted that the losses in the nozzle apparatus are decomposed into friction losses, edge and end losses. The object of the study is the nozzle apparatus of a low-consumption inflow turbine. The subject of the study is the velocity coefficient of the nozzle apparatus of a low-consumption inflow turbine. The research method is numerical simulation of gas flow using computational gas dynamics. The purpose of the study is to compare the value of the speed coefficient of the nozzle apparatus obtained during a physical experiment with the results of numerical modeling of the nozzle apparatus with subsonic (narrowing) channels. The conducted studies have shown that low-consumption inflow turbines are characterized by small sizes that do not allow us to fully carry out a physical experiment. A graph of the dependence of the velocity coefficient of the nozzle apparatus on the Mach number is provided in the study. A good convergence of the values of the velocity coefficient of the nozzle apparatus obtained by the numerical method with the results of the physical experiment has been established. The velocity fields of the flow part of the nozzle apparatus are obtained in the range of the Mach number ranging from 0.66 to 0.88. The possibility of using numerical modeling for this type of nozzle apparatus is concluded.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.