NUMERICAL STUDY OF THE BALANCE OF KINETIC ENERGY LOSSES IN THE FLOW PART OF A LOW-CONSUMPTION INFLOW TURBINE

The development of marine power engineering and automation, due to qualitative and quantitative changes by a significant increase in the capacity of modern power plants is considered in the paper. The object of this study is the flow part of a low-consumption inflow turbine, the subject of the study is the loss of kinetic energy in the stage of a low-consumption inflow turbine. The method of investigation is numerical simulation of gas flow using computational gas dynamics; the purpose of the study is to compare the values of kinetic energy loss coefficients in the nozzle diaphragm, impeller and output velocity losses obtained during physical and numerical experiments. The main objective of the study is to compare the values of kinetic energy loss coefficients in the turbine stage obtained during a physical experiment with the results of a numerical experiment. It is noted that low-consumption turbines are characterized by small dimensions, which do not allow to fully carrying out a physical experiment. A balance of losses of a low-consumption inflow turbine is performed in the study. A good convergence of the loss coefficients values obtained by the numerical method with the results of the physical experiment has been established. Conclusions about the possibility of applying numerical modeling for identical types of turbine stages are made.

nozzle diaphragm, loss coefficient, runner, kinetic energy, numerical method, experiment, calculation grid, gas dynamics, low-consumption turbine, experiment

1. Наталевич А. С. Воздушные микротурбины / А. С. Наталевич. - М.: Машиностроение, 1979. - 192 с.

2. 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.

3. Забелин Н. А. Исследование особенностей течения в малорасходных турбинных ступенях конструкции ЛПИ / Н. А. Забелин, Г. Л. Раков, В. А. Рассохин, А. А. Себелев, М. В. Смирнов // Научно-технические ведомости Санкт-Петербургского государственного политехнического университета. - 2013. - № 1 (166). - С. 45-53.

4. 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.

5. Нгуен Ан. К. Влияние тангенциального наклона рабочих лопаток на потери кинетической энергии / Ан. 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.

6. Kryukov A. A. Determination of the velocity coefficient of a turbine nozzle diaphragm with partial blading of the runner / A. A. Kryukov, G. L. Rakov, S. V. Chekhranov, R. R. Simashov // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. - IOP Publishing, 2020. - Vol. 986. - Is. 1. - Pp. 012045. DOI: 10.1088/1757-899X/986/1/012045.

7. 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.

8. 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.

9. 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.

10. Sebelev A. Design and numerical analysis of processes in siloxane vapor driven turbine / A. Sebelev, R. Scharf, N. Zabelin, M. Smirnov // Proceedings of the 3rd International Seminar on ORC Power Systems. Brussels, Belgium. - 2015. - Pp. 640-649.

11. 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.

12. Крюков А. А. Трехмерный газодинамический расчет соплового аппарата малорасходной центростремительной турбины / А. А. Крюков // Вестник Астраханского государственного технического университета. Серия: Морская техника и технология. - 2019. - № 4. - С. 89-95. DOI: 10.24143/2073-1574-2019-4-89-95.