автореферат диссертации по энергетическому, металлургическому и химическому машиностроению, 05.04.06, диссертация на тему:Разработка методики расчета и анализ пространственного вязкого потока в безлопаточном диффузоре ступени центробежного компрессора с целью повышения его эффективности

санкг-льтьреургский государствиши технический унишрситьт

разработка. методики расчета и анализ прострлнсгбешого вязкого потока в бьзлшточном дишзоре шиши цштроеешого компрессора с цьаыз повышений его эффективности

Специальность ОЬ.04.С6 - "Вакуумная, компрессорная

техника и пневмосистеми"

11а правах рукописи

евшенко Анна Ивановна

акгорейьрат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Санкт-Ьетербург 1993

Работа выполнена на кафедре компрессорсстроения . '

Санкт-Петербургского технического университета

Научный руководитель - доктор технических наук, профессор

К.П.Селезнев.

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор А.С.Муждин, кандидат физико-математических наук, научный сотрудник Е.В.Тимофеев.

Ведущее предприятие: Рыбинское конструкторское бюро моторостроения.

Защита состоится » ха _199) г. б /О часов на заседании специализированного совета К 0bo.csb.0I Санкт-Петербургского технического университета по адресу: 195251^ Санкт-Петербург, Политехническая ул., 29, ауд. .А Э ./. главного здания.

итзыв на автореферат в двух экземплярах с заверенной подписью просим направить по вышеуказанному адресу.

С диссертацией можно ознакомиться в фундаментальной библиотеке технического университета.

Автореферат разослан "¿/У " Л] 1993 г.

Ученый секретарь специализированного совета доктор технических наук, профессор

(л.П.Грянко)

ОЩАН ллРАтрисшА РАБОТЫ

Актуальность теш. Данная работа посвящена теоретическому исследованию газодинамических процессов в безлопаточном диффузоре (бл.д.) и является частью исследований ступеней центробежного компрессора (ц.к.) с бл.д., проводимых на кафедре номпрес-соростроения (Л16ГТУ.

Как показывает опыт, ступени с'бл.д. обеслечивавт наиболее широкую зону устойчивой работа и наиболее пологую характеристику к.п.д., а также обладают еда рядом преимуществ, в том числе и в изготовлении. Поэтому важны и необходимы работы, направленные на повышение к.п.д. ступеней с бл.д., которое может достигаться как за счет снижения потерь в самом диффузоре, так и за счет согласования оптимальных режимов работы колеса и диффузора.

В связи с больсой трудоемкостью и постоянным удорожанием экспериментальных исследований необходимо создание надеиных расчетно-теоретнчзских методов. Дифференциальные методы требуют больших вычислительных затрат, но позволяют исследовать более детально физическую картину течения в проточной части и наряду с экспериментальными работами стать основой для разработки практических рекомендаций и инженерных методик.

цель риботы. Целью диссертационной работы является разработка метода численного моделирования на основе полных уравнений Навье-Стокса сложного пространственного, турбулентного, Чжимаемого потока в беэлопаточном диффузоре, его апробация и исследование на основе этого метода влияния различных геометрических и режимных параметров, а также величины и направления протечек на работу диффузора и разработка рекомендаций с целью повышения эффективности работы ступени.

постановка задачи. I. На основе полных уравнений Навье-Стокса в эллиптической форме разработать методику численного рисчета трехмерного турбулентного сжимаемого потока в без.чо-паточном диффузоре, провести ее тестирование и апробации ни оеноре имеющихся теоретических и окспориментяльчих даничх.

'¿. Провести расчет!ю-тогретический .чпалиэ глшшия стпгшо-ния r^lt'i , dz 11 актора рас-приделснии »0-

ростий за колесгм игз оти-шнно янлопия.

îi. Пронести к;.Ч1!СТПО|!ПНй анализ процесс';; сиеточич г пгг-

тичным .учетом нестационарности, используя для исследования и относительную, и абсолютную систему координат.

4. Разработать рекомендации по влиянию рада конструктивных и режимных параметров на эффективность работы безлопвточ-ного диффузора.

Научная новизна работы;

- Разработана методика расчета трехмерного турбулентного сжимаемого потока в беэлодагочном диффузоре с возможностью приближенного учета нестационарное™ потока, топологии шероховатости поверхностей бл.д., такке позволяющая Задавать любые граничные условия с учетом характера ператечек ро входной области в зависимости от конструкции ступени.

- Исследовано совместное влияние геометрических

Дг/Лг. =0,02+0,003 - для мадорасходных ступеней с бл.д. очень малой относительной ширины, используемых в ц.к. высокого и сверхвысокого давления; .Рз/Дя , реборды)и режимных ( /УМ- , Яш, , е^Ц. , неравномерность поля скорости за колесом) параметров, а ташке характера протечек на работу бл.д. Показано, например, сильное влияние на поле скоростей и потери в бл.д. осевой составляющей скорости на входе, ДсАя и реборды. Такке показано, что диффузоры с 0,01 имеет смысл использовать

только при Яг«07.

Практическое значение работы, Разработанная методика расчета сложного пространственного потока в безлопаточном диффузоре позволяет просчитывать течения и определять потери в широком диапазоне изменения чисел Рейнольдса и чисел Паха (в том числе и больших I). Численный алгоритм на основе метода конечных разностей построен в виде неявной схемы с использованием метода расщепления потока и доведен до программной реализации на ЬШ с процессорами типа Iц111 - 386. Возможно применение данной методики для расчета течения в сгазорах у основного и покрывающего дисков. Возможность просчитывать области с обратными токами позволяет оценить (с учетом влияния различных геоме*рических и ¡режимных параметров) зону устойчивой работы бл.д., и дать рекомендации по эффективному использованию ступеней с бл.д.

Реализация работы в промышленности. Результаты расчетов и практические рекомендации использовались при анализе ступени с бл.д., работающей с осерадиальным колесом, в том числе и с рек

бардой, Рыбинского КЕМ.

Апробация работы. Результаты работы докладывались на Республиканской научно-технической конференции "Научно-технические проблемы Энергомашиностроения и пути их решения" (С-Нетербург, 1992) и на IX международной научно-технической конференции по компрессоростроению (Казань, 1993).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 3 работы.

Обьем и структура диссертационной работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и прилояения. Она содержит Пь страниц машинописного текста, 9о илл., 2 табл. Список Использованной литературы включает в себя 125 наименований .

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАШШ

Во введении обоснована актуальность тепы диссертации и сформулирована цель работы.

В первой главе дается краткое описание теоретических и экспериментальных работ, посвященных исследованию процессов в бл.д. Безлопаточный диффузор ц.к. отличается от других диф-фузорных каналов тем, что для него существенно влияние соседних элементов ступени, особенно рабочзго колеса (р.к.). Поэтому в обзоре рассматриваются работы, посвященные не только бл.д., но и всей проточной части ц.к., а так яэ турбомашин в целом.

Теоретические исследования бл.д. проводились в стационарной постановке, влияние нестационарности, ввиду большой сложности еа численного моделирования, изучалось, в основном, экспериментальным путем. Актуальным на сегодняшний день является использование различных приближенных моделей течения газа (в том числа и невязкого) для приложений в САПР. Среди упрошенных моделей течения вязкого газа наиболее популярными для расчета проточной части ц'.к. являются модель пограничного слоя, приближение узкого канала, парцболизованныа уравнения Навье-Стокса. Обзор работ, посвященных моделям турбулентности, показывает, что вопрос о выборе типа моделей турбулентности (алгебраической или К-5 ) для диффузорных течений остается открытым. В большинстве расчетов сложный пространственный поток в бл.д. разделяется на осесишетричный в меридиональной плоскости и на процесс смешения в радиальной, что, очевидно, является только приближением.

Среди экспериментальных исследований большой интерес пред- . ставляют работы, дающие подробную картину течения на выходе из ' р.к. В обзоре рассматриваются работы, посвященные опытному исследованию влияния отдельных геометрических параметров (^ I, Йг/Д/Дз/Й • в тем числе и профилирование бл.д. в меридиональной плоскости) ни эффективность работы диффузора.

Обобщая экспериментальные и теоретические данные можно сделать вывод о том, что течение в бл.д. является существенно нестационарным и неравномерным как в меридиональной, так и в радиальной плоскостях, при малых входных углах образуются отрывные зоны, которые при наличии неравномерности потока на входе могут переходить со стенки на стенку. Попытки расчета трехмерного штока в бл.д. на основе полных уравнений Навье-Стокса встречаются очень редко и не являются достаточно удовлетворительными.

На основании проведенного анализа определены цели работы и поставлены задачи расчетно-теоретического исследования, сформулированные выше.

Вторая глава посвящена методике расчета. В постановке задачи обосновывается выбор модели течения для дальнейших расчетов- трехмерный сжимаемый турбулентный поток, описываемый полными уравнениями Навье-Стокса в эллиптической форме, приведем вид уравнений неразрывности, движения и энергии в инвариантном векторно-тензорном виде:

hyp-vi-O; ■

Здесь p - плотность, у - вектор скорости, О -^давление, % — тензор вязких напряжений:£=-Jylt/V-V^E+¿^$>,3* I*— полная энтальпия, - вектс!р теплового потока, М- -коэффициент динамической вязкости.

Используется цилиндрическая система координат, в которой расчетная область имеет вид прямоугольника. Уравнения записываются в относительной системе координат путем введения дополнительных инерционных 'сил - кориолисовой и центробежной. Для замыкания системы (I) используется концепция "добавочной" вязкости - вместо молекулярной вязкости JJjmjl вводится "эффективная" вязкость Miff = JJmm *fJrnf/pH , где турбулентная вязкость JUmf/J определяется в настоящей работе по алгебраическим моделям. Турбулентность в бл.д. имеет и пристеночный и струйный 4

характер, описания такой турбулентности в рамках одной модели нет. Ьоэтому вводятся два коэффициента вязкости - 1 описывает струйную турбулентность и входит в компоненты тензора касательных напряжений, действующих в радиальной плоскости, Г* С , Хчэ- , ; а описывает пристеночную турбулентность и входит, соответственно, в члены Г** , Т«* , Г>>* . Из пристеночных алгебраических моделей используются модели Прандтля и Себеси-Смита. Модель Правдтля пути сйешения:

е-пи-, да.. ] т

где С- - длина пути смешения, ж. =0.4, " - ширина канала, у. - расстояние от стенки, £) - демпфирующий множитель Ван-Дриста, позволяющий учитывать положительный градиент давления и шероховатость поверхности:

0. 11 - е-гр/-чУ/Ч+ехр ¡-2ь^_/1ок)]: а ■.?б'(1-р.:гг'1:

¡^ - высота бугорков шероховатости.

Для учета реальной топологии шероховатости в бл.д. вводится функция , зависящая от направления потока. При наличии ядра потока следует использовать модель Себеси-Смита: , пг л \Г

., , __ / рс- яй - во внутренней области,")

[4^1 ИВ)

^ С О.ОШ^и) - ВО внешней области, J

где £* - толщина вытеснения, 1/& - скорость на граница пограничного слоя.

Для учета влияния эффекта нестоционирности на ногрчничный еЛий вводится поправки к длина пути смешения, по аналогии с числом Ричардсона: / Яй / ЛУ < г

е-йа-рЬ) ; .

гдо £ - осевая координата в бл.д.

В качества граничных условий на входе для дозвуковых течений зпднются три составляющих профиля скорости и температура (или антпльпия). Для дивлеиия на входа ставятся условия ¡экстраполяции =0. На выходе ддпление фиксируется в какой-либо точке, нопримор, у стенки " а на все оствльное выходное. соченио сносится с помощью условия <<г|~ остальных паромэтрог на выходе задаются условия экстраполяции: / - Г « £ I Г)

Протечки моделируются при зингми сСр."тних тског, .

при I - проницаемостью Соковых стенок (см. рис.1).

Направление протечек у правой стенки определяется типом ступени - в промежуточной оно положительное, е концевой - отрицательное. На твердых стенках ставятся по скорости условия прилипания, по температуре - адиабатичности. На проницаемой стенке: Су. 6ц 40, ¿0, ¿¿Л Расчеты можно проводить как от самой стенки, так и с использованием пристеночных функций. В окружном направлении для расчета берется один шаг между лопатками, ставятся условия периодичности.

Для численного решения системы уравнений Навье-Стокса используется метод конечных разностей, а именно метод масштабирования сжимаемости, представляющий собой обобщение метода искусственной сжимаемости, Уравнения решаются методом установления по времени] неявная схема строится с помощью расщепления по пространственным направлениям и физическим процессам. Дискретизация по пространству осуществляется со вторым порядком точности. Для использования неравномерной сетки по всем трем направлениям вводятся соответствующие метрические множители.

В конце главы приведена блок-схема реализации численного алгоритма и даны краткие комментарии к ней. Время счета для осрсимметричной задачи на ЬВМ с процессором ЗЬ6/БЬ7 составляет порядка 10-12 часов, для трехмерных расчетов с пристеночными функциями порядка 2-Ь часов.

Третья глава посвящена апробации разработанного метода. Методические расчеты, проведенные для ряда течений газа, и их сравнение с теоретическими и экспериментальными работами, как отечественными, так и зарубежными, показали работоспособность данной методики.

Сравнение результатов расчета ламинарного стационарного автомодельного течения газа в цилиндрической трубе с тепло- и массообменом на стенке при малых значениях чисел Рейнольдса ( Яг. ) с точным реш»ниец показало пригодность данной методики для расчета каналов с проницаемыми стенками. Проводились расчеты (в относительном движении) ламинарного несжимаемого течения между вращающимися дисками при наличии закрутки на входе, ранее описанного в работе Оувена и Гмнкомби (19Ь4г.),На рис.2 можно видеть схему точения ц профили радиальной (а) и окружной (б) составляющей скорости с характерным слоем окмана ,у ствнки. Характер изменения Сл связан как с аакручивыщим влиянием вращающихся стенок, так и наличием На входе закрутки потока с мо-

Ь

¡Ьшцтш тетг. ¿Ус, Ш^гО^чь-

Рис. I. Расчетная схема и граничные условия при анализе течения в бл.д.

. 'Ь'ШЗм

н мои»

; и. 4 I П-0 1

Вю. '¿. Распределение радиальной (а) и окружной (б) составляющих скорости для течения между вращающимися дисками ; — р.-счет автора, к * «—расчет Сунени и Пинксмби.

7

ментом количества движения Cuiil .

Интересна для сравнения работа Сеноо, 1977г., в которой приведены расчетные и экспериментальные данные по асимметричному течению газа в меридиональной плоскости бл.д.; в области . малых расходов наблюдается переход вамкнутой зоны обратных токов с одной стенкй На другую. Как видно на рис.3, это подтверждается и нашими расчетами.

Результаты расчета по данной методике сравнивались также с данными ряда экспериментальных и теоретических работ, выполненных на кафедре компрессоростроения ШбПУ. Сравнение с экспериментом Б.Н.Савина и соответствующим расчетом'по программе двумерных параболизированных уравнений, выполненным аспирантом Ю.И.Бибой, показало, что пристеночные функции, использованные при данном расчетеt практически параболизируют исходную эллиптическую постановку задачи. Их применение дает результаты, очень близкие к полученным Ю.И.Бибой и на оптимальном режиме работы Сл.д. покааывает удовлетворительное согласие с опытом.

Ьри сравнений расчетов в осесимметричноЯ постановке с опытными данными Р.А.Измайлова и А.С.Нукдина на входе (кроме радиальной и окружной составляющих скорости, взятых из эксперимента) задавалась и осевая составляющая, ваятая из рассмотрения реальной физической картины течения с колесе, ото позволило достичь лучшего согласия с экспериментом (см. рис.4) и еще раз подтвердило сложный пространственный характер течения в выходной области колеса и на входном участке бл.д. Следует отметить, что потери в наших расчетах оказываются завышенными по сравнению с опытными данными на что, скорее всего,

объясняется использованием алгебраических моделей турбулентности. •

Ьри исследовании процесса смешения в радиальной плоскости были проведены методические расчеты с варьированием отношений ширины струи к ширине следа, скорости струй к скорости следа и угла р ; они показали, что качественно процесс смешения в рассмотренных случаях слабо зависит от входной неоднородности скорости. Выравнивание радиальной составляющей происходит пример но при t~ ^1,22*1,24, а для окружной составляющей раньше при # 1,1Ь. Сравнение трехмерных расчетов (проведенных, правда, в ограниченном объеме с пристеночными функциями, что диктовалось недостаточностью ресурсов кафедральной ЬЕЫ) с опытными данными Р.А.Измайлова (см. рис.Ьа и б) показало, что

(I)

и

^Ж

И"- ..... *--

Рис. Ь. Картина линий тока (а), распределение скорости по ширине (б), углов потока (в) и коэффициента потерь (г) по радиусу бл.д; ДуЬш

характер затухания волны лучше описывается при расчете в относительном движении, чем в абсолютном. Вводился аналог числа Ричардсона, позволяющий приближенно учитывать нестационарность в виде пристенной струи. Рассогласование с опытными данными в количественном отношении определяется использованием пристеночных функций, которые не достаточно удовлетворительно отражают структуру потока в меридиональной плоскости. Но имеющимся расчетам доля потерь на смешение не велика, затухание кслны происходит для рассмотренного случая в основном за счет обратимого энергообмена, но .-этот вопрос требует детального специального исследования.

Ьроводклись методические расчеты в меридиональной плоскости с учетом шероховатости для сравнения алгебраических моделей, но разному учитывающих шероховатость. Наилучшее согласие с опытом показала модификация Ван-Дрвста, которая и легла в основу дальнейших расчетов. Для учета реальной анизотропии шерохова-тосит в бл.д. вводилась функция ^и) в ввде степенной зависимости .¿й)* р Ж* • Сравнение с опытными данными Н.И.Садовского для узких диффузоров с яО,01Ь-»0,02Ь показало пригодность данного подхода и необходимость уточнения вида функции ^и) , что является предметом специального исследования.

В четвертой главе исследовалось влияние ряда режимных и геометрических параметров, а также протечек »а печение газа в бл.д. в оеесимметричной постановке.

На примере концевой ступени с осерадвальным полуоткрытым колесом Рыбинского КЕМ исследовано влияние угла сЛй, & Входной неравномерности потока за колесом на отрывные явлеиия в бл.д. Трехпроцентный диффузор имеет переменную ширину, про-

течки моделируются отсосом через роковую стенку. Режимные параметры: /Чс1 =0,9Ь, $£«1 =10 , ¿^=0,017. На входе задавался как равномерный поток с углеми Ац =Ь,1С,1Ь°> так и с перекосом в 10°: Ь°-1Ь° и 1Ь°-Ь°, с ребордой и без нее. 1фи равномерном распределении потока на входе развитые, отрывные зсжы (размер их увеличивался по длине диффузора) возникают при

=10-11°, в то время как локальные зоны обратных токов появляется, начиная с II)0.

оа^ание неравномерного профиля радиальной составляющей (.%, что реально част а имеет место в компрессорах си рабочим колес.:».!, гкуыьчи'! переброс потоки от стенки к стопке и соответствию к:.!!;:«: йм з'^'кнутнх локальных вихрешх зон (рис.ьа.б,

Рис._3. Распределение скорое— Рис, 4> Распределение скорости ти Д по ширине бл.д. на по ширине бл.д. на разных ра- 6 разных радиусах Г ¿хЩ'МЦ дну с ах; Ь/ОгО.Ш, Ль'СЩЬшЮ

расчет,

* * эксперимент Сеноо.

(а)

расчет,

___эксперимент Р.А.Измайлова.

1Ь)

• о.-х

/ //О чм

„

м

—

0 1 9 20 гз

Рис. &. Ьроцесс смешения в радиальной плоскости; -— расчет,---эксперимент Р.А.Измайлова.

П

в). Наличие реборды вызывает увеличение Сг и Си в области около нее, что приводит к увеличению (рис.66) или уменьшению (рис.6а) первоначального перекоса скоростей за колесом, в зависимости от формы перекоса и расположения реборды. Хотя реборда и сообщает потоку дополнительную кинетическую энергию, но она не всегда приводит к уменьшению потерь, а может приводить даже к их увеличению, в зависимости от того, усиливает она или ослабляет входную неравномерность потока (рис.Ог).

Методика позволяет получить потери и соответствующий коэффициент потерь: л1 (¿п-11

На рис.7 приведено распределение коэффициента локальны/ потерь по радиусу бл.д. при различных и лсА* , который определяется по формуле: ^

. ?А * -уГсТТГ ■

Наличие я ряда случаев двух всплесков на кривых связано как с перестройкой потока на входе бл.д. (первый максшцум), так и с наличием отрывных локальных зон, вызывающих дополнительные потери (второй максимум). Характерно увеличение коэффициента потерь при уменьшении угла (рис.Сг и 7)_- за счет увеличения длины пути движения газа при данном , а при м.члых сАя. и дополнительных потерь при появлении срывных зон.

Влияние отношения &/0. исследовалось на иримере узких бл.д. с 0,01 и I),ОСЬ, применяемых в малорасход-

ннх ступенях ц.к. высокого и сверхвысокого давления. Показано, что с уменьшением критический угол ¿Хг появления 'трмгных зон издает, и для отрывов не обнаружено дня о при ¡к.1. «0°. Уменьшение (¿/¿Ь. приводит к большому увеличению потерь ни трение (рис.и), и применение бл.д. с ¿¡/Дб 0,и1; ИМ621 смысл только при достаточно больших &£2 = гЦг-2 & 10^410? При уменьшении А/Д резко усиливается влияние протечек. Осо-баччо велико ого, когда имеет место вдув в промежуточной пугщни при котормР приводит к неравномерности да-' ке «щноредниге нч гхэдо штока.

Не ледср'.лсс»- р."и.«>чиз для диффузора с t•¿№z =0,0>,

. 1.1, 1.2 при ска =10,1Ь и

0.Й

%

ом

___//и

( £ 1 А*\ 7ПТ\ "гО1 -Лг"

( \ \ 15-5р&

/з'^/лА

1,2 /у I1/

Рис. 7. Распределение коэффициента локальных потерь по радиусу в бл.д. при разных .

Рис. В. Распределение коэффициента потерь по радиусу в бл.д. при разных сЖц и

•г?

7 ®

н

ох

о

х\л1/ Лио

/ !//

Ш ^шг Ш!

j

11 ■ 12 %

(Ь)

Рис. 9. Распределение коэффициента потерь по радиусу при разных и и скорости йг (б) по ширине бл.д.

Показано, что перетечки в бл.д. с 0}(v¿>l оказывают меньшее влияние на структуру потока (рис. 96), чем в случае 8>/$л. ^ I. tía рис.9а показано распределение коэффициента потерь по радиусу для разных при одинаковой степени диффузор-ности £¿IC =1,3. Увеличение й/^приводит к большей диффузор-ности на входе, к возникновению замкнутых (при^^О0 - см. рис.96) или развитых (при меньших с)ц,) отрывных зон, а, следовательно, к повышению потерь, что и видно на графике.

Проводились расчеты для и..1,2 в бл.д. с éz/£%,=() ,0Ь,

iílk =1. с4=1Ь°и 2U°,&<ÍRt=I,7, RiM* Iü6. Показано, что увеличение числа Думало влияет на структуру потока, но приводит к существенному увеличению потерь на трение.

В заключении этой главы даны некоторые обобщения, указаны факторы, которые по нашему мнению, наиболее сильно влияют на работу бл.д., по части проблем даны некоторые наши соображения и рекомендации.

ВЫВОДЫ

1. На основе анализа проведенных ранее экспериментальных и теоретических работ можно сделать вывод о сложности процессов в бл.д., определяемых, в основном, сложностью граничных условий в области перехода потока из вращающегося р,к, в неподвижный бл.д., и одновременно о большом влиянии этого элемента на устойчивость работы ступени в целом. Все это говорит о важности глубокого и детального исследования течения в бл.д.

2. В соответствии с постановкой задачи и выбранной моделью течения в бл.д. разработана методика расчета трехмерного сжимаемого турбулентного потока на основе полных уравнений Навье-Стокса в эллиптической форме, позволяющая использовать как абсолютную, так и относительную системы отсчета, с возможностью приближенного учета нестационарности, также позволяющая учитывать топологию шероховатости стенок в бл.д. Данная методика позволяет задавать любые граничные условия и моделировать входную область диффузора с учетом характера и направления протечек в зависимости от конструкции ступени.

о. Численно алгоритм построен в виде неявной конечно-разностной схемы с помоцъю метода расщепления потока и доведен до программной реализации на üBM с процессорами типа 286 и ЪЬЬ.

4. Проведокг. обширная апробация метода в широком диапазоне изменения чи/;ол ¡У1,¿-уд и Рсйнопьцсз, в том числе и для осе-М

симметричных течений, как с неподвижными, так и с вращающимися дисками. Сравнение с. экспериментальными и расчетными данными как зарубежных, так и отечественных авторов показало удовлетворительное качественное и количественное согласие по локальным параметрам потока. Расчеты каналов с вращающимися дисками показали возможность применения данной методики для расчета течения в зазорах у дисков р.к. Сравнение с экспериментальными данными показали, что значительное влияние на поток в бл.д. оказывает осевая составляющая скорости на входе, могущая достигать заметной величины, но в опытах обычно не измеряемая. Расчетные данные по потерям превышают экспериментальные на 10-11)%, что примерно соответствует известному факту для расчетов с применением алгебраических моделей турбулентности. Процесс смешения в радиальной плоскости лучше описывается при расчетах в относительном движении, качественно хорошо согласуется с опытными данными, количественное отличие объясняется использованием пристеночных функций.

6. Исследовано влияние ряда геометрических и режимных параметров на характер течения и эффективность бл.д. Показано, что локальные зоны обратных токов возникают в диффузорах с ßilDi^O,02 при o(i~Ib0, заметные отрывные области появляются при Jg.^ 10-11°. Существенно влияет на отрывные явления не только осредненный угол , но и характер неравномерности потока на входе в бл.д., часто имеющей место й Bfclö о ко расходных колесах.

На примере ступени с осерадиальным колесом Рыбинского КБМ показано, что реборда, хотя и сообщает потоку дополнительную кинетическую энергию, не всегда приводит к уменьшений потерь, а может вызвать и их увеличение, в зависимости от того, ослабляет она входную неравномерность потока, или усиливает его. Также показано, что с уменьшением StJOt критический угол J-2, падает, и для отрывы не об-

наружены даже при =5°.

С уменьшением ¿¿/¿^сильно возрастают потери на трение, и узкие диффузоры .с $¿/0¿^0,01 целесообразно использовать только тогда, когда Rig^ IU°-rIt) . -

Существенное влияние на поток оказывает не только величина протечек, но и их направление (отсос или вдув), а при вдуве и угол между скоростью поступающего в бл.д. потока и

осью , причем это влияние усиливается с уменьшением -^/$2. Особенно велико оно, когда, как в промежуточной ступени с /Л«■'I, имеет место вдув примерно в осевом направлении, вызывающий существенное возмущение даже равномерного на входе потока. Ьеретеч-ки в бл.д. с éil@i>I оказывают меньшее влияние на структуру потока, но оно усиливается с уменьшением </х. .

Увеличение приводит к большей ди^узорности на входе_,

образованию замкнутых (при £U°) или развитых (при меньшихо1ц) отрывных зон, а следовательно, к повышению потерь.

Расчеты течения в бл.д. с А1с£=1,2 показали, что число Маха не оказывает значительного влияния ни структуру течения, но приводит к существенному увеличению потерь на трение.

Ь. Наши исследования говорят о необходимости более тщательного моделирования граничных условий на входе с учетом особенностей распределения всех трех составляющих скорости, а также и полного давления как за рабочим колесом, так и в области переточек. Большое значение имеет геометрия неподвижных стенок на входе в бл.д. Все ото требует расчетной методики, позволяющей просчитывать области произвольной геометрической формы.

Основные результаты диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Метод расчета точения вязкого сжимаемого потока в бл.д. центробежного компрессора. - Тез. докл. РКГК, СбЬ: С1.6ГО, 1992, с .9 - В соавторство.

2. Метод расчета течения вязкого сжимаемого потока в бл.д. центробежного компрессора. - Toa. докл. IX ШТК, Казань, 1993, C.47-4U - В соавторстве.

3. Нестационарные процессы в проточной части центробек-íioiо компрессора. - Теплопнсргетика. М., 1993, Ш, с.41-46. -В соавторство.

Огпзчаттю (п ротиноттте <!'<1 ГГ'. "¡онкт-^тэ^ /пг,

ув.Иолитэх'тчэчкоч р..?.5. 5Ц{. тяпан 400.