СРАВНЕНИЕ ЗНАЧЕНИЙ КОЭФФИЦИЕНТОВ СКОРОСТИ В ТУРБИННОЙ СТУПЕНИ С ЧАСТИЧНЫМ ОБЛОПАЧИВАНИЕМ РАБОЧЕГО КОЛЕСА

В работе исследованы современные судовые турбоагрегаты, отличающиеся многообразием назначения, типов, конструкционных отличий, материалов и рабочих тел. Такое разнообразие обусловлено применением инновационных информационных технологий - от процесса подготовки производства до выпуска конечной продукции. Отмечается, что на этапе проектирования турбомашины необходимо учитывать внешние характеристики: мощность, угловую скорость, крутящий момент на валу, коэффициент полезного действия, характеризуемый потерями, которые имеются в ступени, и др. Подчеркивается, что в стремлении снизить потери в ступени инженеры прибегают к созданию малорасходных парциальных турбин, у которых существенная часть потерь от парциальности уменьшается в связи с изменением конструктивных параметров. Примером такой конструкции является турбина с частичным облопачиванием рабочего колеса, объектом исследования - малорасходная центростремительная турбина с частичным облопачиванием рабочего колеса с различной степенью парциальности. Предметом исследования являются газодинамические характеристики проточной части соплового аппарата и рабочего колеса малорасходной центростремительной турбины. Основной задачей исследования является сравнение значений коэффициентов скорости соплового аппарата и рабочего колеса турбинной ступени. Отмечается, что малорасходные турбины характеризуются малыми размерами, не позволяющими в должной мере качественно проводить физический эксперимент. Методом исследования в предлагаемой работе является численное моделирование течения газа с использованием вычислительной газовой динамики. В работе представлены графики зависимости коэффициентов скорости соплового аппарата и рабочего колеса при различной степени парциальности от u1/C0. Установлена неудовлетворительная сходимость значений коэффициентов и предложены рекомендации по улучшению сходимости газодинамического расчета.

сопловой аппарат, рабочее колесо, коэффициент скорости, степень парциальности, моделирование, численный метод, эксперимент

1. Чехранов С. В. Математическая модель радиальной малорасходной турбины с частичным облопачиванием рабочего колеса / С. В. Чехранов, P. P. Симашов // Транспортное дело России. - 2015. - № 6. - С. 222-226.

2. Крюков А. А. Численное исследование течения потока в ступени центростремительной турбины с частичным облопачиванием рабочего колеса / А. А. Крюков, С. В. Чехранов // Морские интеллектуальные технологии. - 2020. - № 4-1 (50). - С. 114-120. DOI: 10.37220/MIT.2020.50.4.016.

3. Епифанов А. А. Расчет трехмерного течения в ступенях малорасходных турбин / А. А. Епифанов, А. И. Кириллов, В. А. Рассохин // Научно-технические ведомости Санкт-Петербургского государственного политехнического университета. - 2012. - № 1 (142). - С. 65-70.

4. Забелин Н. А. Исследование особенностей течения в малорасходных турбинных ступенях конструкции ЛПИ / Н. А. Забелин [и др.] // Научно-технические ведомости Санкт-Петербургского государственного политехнического университета. - 2013. - № 1 (166). - С. 45-53.

5. Нгуен A. К. Характеристики и структура потока турбинной ступени с отрицательным градиентом степени реактивности / A. К. Нгуен, К. Л. Лапшин // Научно-технические ведомости Санкт-Петербургского государственного политехнического университета. - 2016. - № 2 (243). - С. 163-173. DOI: 10.5862/JEST.243.17.

6. Нгуен A. К. Влияние тангенциального наклона рабочих лопаток на потери кинетической энергии / К. Нгуен, К. Л. Лапшин // Научно-технические ведомости СПбПУ. Естественные и инженерные науки. - 2017. - Т. 23. - № 4. - С. 66-73. DOI: 10.18721/JEST.230406.

7. Kryukov A. A. Determination of the velocity coefficient of a turbine nozzle diaphragm with partial blading of the runner / A. A. Kryukov [et al.] // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. - IOP Publishing, 2020. - Vol. 986. - Is. 1. - Pp. 012045. DOI: 10.1088/1757-899X/986/1/012045.

8. Крюков А. А. Трехмерное численное моделирование малорасходной центростремительной турбины с частичным облопачиванием рабочего колеса / А. А. Крюков, С. В. Чехранов // Вестник Астраханского государственного технического университета. Серия: Морская техника и технология. - 2021. - № 1. - С. 74-80. DOI: 10.24143/2073-1574-2021-1-74-80.

9. Rassokhin V. The design of microturbine units with low-consumed turbines constructed by LPI for heat recovery of exhaust gases of internal combustion engines / V. Rassokhin, N. Zabelin, H. Kunte, J. Seume, S. Olennikov, M. Cherkasova, A. Sebelev // Results of joint research activity of scientists from Saint-Petersburg State Polytechnical University and Leibniz University of Hannover. - Polytechnical University Publishing House, 2014. - Pp. 139-155.

10. Rakov G. A low emission axial-flow turbine for the utilization of compressible natural gas energy in the gas transport system of Russia / G. Rakov, V. Rassokhin, N. Zabelin, S. Olennikov, A. Sebelev, A. Sukhanov, S. Schislyaev // International Journal of environmental & science education. - 2016. - Vol. 11. - No. 18. - Pp. 11721-11733.

11. Smirnov M. V. Effects of hub endwall geometry and rotor leading edge shape on performance of supersonic axial impulse turbine. Part I / M. V. Smirnov, A. A. Sebelev, N. A. Zabelin, N. I. Kuklina // Proceedings of 12th European Conference on Turbomachinery Fluid Dynamics and Thermodynamics. - Stockholm, Sweden, 2017. - Paper ID: ETC2017-100.