COMPARISON OF THE VELOCITY COEFFICIENTS VALUES IN THE TURBINE STAGE WITH PARTIAL BLADING OF THE RUNNER

Modern marine turbine units are distinguished by a variety of purposes, types, structural differences, materials and working bodies. This diversity is ensured by the use of innovative information technologies from the preproduction process to the production of final products. It is noted that at the design stage of the turbomachine, it is necessary to take into account the external characteristics of the stage - power, angular velocity, shaft torque, efficiency, etc. It is emphasized that in an effort to reduce the losses in the stage, engineers resort to creating low-consumption partial turbines, in which a significant part of the losses from the partiality decreases due to changes in design parameters. An example of such a design is a turbine with partial blading of the runner. The object of the study is a low-consumption inflow turbine with partial blading of the runner with different admission intensity. The subject of the study is the gas-dynamic characteristics of the flow part of the nozzle diaphragm and the runner of the low-consumption inflow turbine. The main objective of the study is to compare the values of the velocity coefficients of the nozzle diaphragm and the runner of the turbine stage. It is noted that low-consumptions are characterized by small dimensions that do not allow to properly conducting a physical experiment. The method of research in the proposed work is numerical simulation of gas flow using computational gas dynamics. The graphs of the dependence of the velocity coefficients of the nozzle diaphragm and the runner at different admission intensity on u1/C0 are presented in the paper. The unsatisfactory convergence of the coefficients values is established and recommendations for improving the convergence of the gas-dynamic calculation are proposed.

nozzle diaphragm, runner, velocity coefficients, admission intensity, simulation, numerical method, experiment

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.