Вычислительная гидрогазодинамика как инструмент совершенствования проточной части центробежного компрессора
- Авторы: Карташов С.В.1, Кожухов Ю.В.1, Лебедев А.А.1, Неверов В.В.1, Яблоков А.М.1
-
Учреждения:
- ФГАОУ ВО СПбПУ Петра Великого
- Выпуск: Том 108, № 7 (2019)
- Страницы: 26-33
- Раздел: Статьи
- URL: https://freezetech.ru/0023-124X/article/view/104187
- DOI: https://doi.org/10.17816/RF104187
- ID: 104187
Цитировать
Полный текст
Открытый доступ
Доступ предоставлен
Доступ платный или только для подписчиков
Аннотация
В статье отражен опыт и методические аспекты применения вычислительной гидрогазодинамики (CFD) для оперативной корректировки проточной части двухступенчатого центробежного компрессора. Неоптимальное проектирование проточной части заводомизготовителем стало причиной недостижения проектной эффективности компрессора. Задача совершенствования проточной части была осложнена невозможностью варьирования основных геометрических параметров ступеней, которые ограничены габаритами корпуса и заготовок. Проведено теоретическое и численное исследование целесообразности замены безлопаточных диффузоров лопаточными. По результатам сделан вывод о неудовлетворительной работе компрессора с лопаточными диффузорами в силу невозможности обеспечить оптимальные газодинамические соотношения, необходимые для работы ступеней с лопаточными диффузорами. С помощью численного моделирования выявлены основные элементы, ограничивающие эффективность исходной проточной части с безлопаточными диффузорами. Предприняты меры по оптимизации элементов ступеней с помощью вычислительной газодинамики. Использован генетический алгоритм автоматической оптимизации, реализованный в программном комплексе Numeca Fine/Turbo. Основной результат работы - проработана компоновка компрессора с безлопаточным диффузором, обеспечившая прирост коэффициента полезного действия компрессора на 1,6 % относительно базового варианта. Кроме того, рассмотрено допущение для существенного ускорения моделирования гидравлической проточной части компрессора (без зазоров и лабиринтных уплотнения) с введением поправок на дисковое трение и внутренние протечки путем оценки данных величин из первичного расчета.
Полный текст
Об авторах
Сергей Владимирович Карташов
ФГАОУ ВО СПбПУ Петра Великого
Email: sergey.v.kartashov@gmail.com
Санкт-Петербург, Россия
Юрий Владимирович Кожухов
ФГАОУ ВО СПбПУ Петра ВеликогоСанкт-Петербург, Россия
Александр Анатольевич Лебедев
ФГАОУ ВО СПбПУ Петра ВеликогоКанд. техн. наук Санкт-Петербург, Россия
Владимир Валерьевич Неверов
ФГАОУ ВО СПбПУ Петра Великого
Email: neverovpu@gmail.com
Санкт-Петербург, Россия
Алексей Михайлович Яблоков
ФГАОУ ВО СПбПУ Петра Великого
Email: yablokovaleksey@mail.ru
Санкт-Петербург, Россия
Список литературы
- Галеркин Ю.Б., Козаченко Л.И. Турбокомпрессоры. Учебное пособие. - СПб.: Издво Политехнического унта, 2008. - 374 с.
- Данилишин А.М., Кожухов Ю.В., Симонов А.М. Численное моделирование газодинамических характеристик осерадиальных полуоткрытых рабочих колес двухзвенных ступеней центробежных компрессоров// Материалы 8й международной научнотехнической конференции «Техника и технология нефтехимического и нефтегазового производства», 2018. С. 113-114.
- Рис В.Ф. Центробежные компрессорные машины. - Л. : Машиостроение, 1981. - 351 с.
- Современные газотранспортные системы и технологии/ З.Т. Галиуллин, С.Ю. Сальников, В.А. Щуровский; под ред. В.А. Щуровского. - М.: Газпром ВНИИГАЗ, 2014. - 346 с.
- Яблоков А.М., Кожухов Ю.В., Лебедев А.А. Исследование течения в малорасходной ступени центробежного компрессора методами вычислительной газодинамики // Научнотехнические ведомости СПбГПУ. 2015. Вып. 4(231). С. 59-69.
- Frese F., Einzinger J., Will J. Design optimization of an impeller with CFD and MetaModel of optimal Prognosis (MoP). //10th International conference of turbocharges and turbocharging, London, 2012. P. 121-135.
- Galiando J, Hoyas S, Fajardo P, Navarro R. 2013 Setup analysis and optimization of CFD simulations for radial turbines// Engineering Applications of Computational Fluid Mechanics. 2013. 7(4), P. 441-460.
- Kozhukhov Y.V., Yun V.K., Reshetnikova L.V., Prokopovich M.V. Numerical Investigation of Different Radial Inlet Forms for Centrifugal Compressor and Influence of the Deflectors Number by Means of Computational Fluid Dynamics Methods with Computational Model Validation// IOP Conference Series Materials Science and Engineering, August 2015.
- Neverov V. V., Kozhukhov Y. V., Yablokov A. M., Lebedev A. A. Optimization of a centrifugal compressor impeller using CFD: the choice of simulation model parameters// 10th International Conference on Compressors and their Systems IOP Conf. Series: Materials Science and Engineering.
- Wilcox D.C. Turbulence Modeling for CFD. - California: DCW Industries, Inc., 1994. - 460 p.
Дополнительные файлы
