автореферат диссертации по энергетическому, металлургическому и химическому машиностроению, 05.04.06, диссертация на тему:Совершенствование метода проектирования и оптимизации центробежных ступеней дожимных компрессоров на основе физических и численных экспериментов

JSEOTPAFCKi:" ГГС5ЯА?СТЗЕ1Ш'1 ТЕХШЧЕСХЧЯ ШЕЕРСЖБГ '

На правах рукописи

ШТАТОВ Сергей Хаип^иовзч

. УЯК 621.515

- ' ССВШ-ШЮТЬСИШИЕ МЗГОГГА. ПР'СЕКГ'ТРОБАЕ-И II CÎÎTM; "ЗЯШ ШНТРОЕЕЕНЫХ СТУПЕНЕЙ ДСЕШЕ

КОМРЗСССРСВ m ССНСВЕ зчетчЕСЮк

и' ЧИСЛЕШШ ЭШЕРЖЕШЙ'

Специальность С5.С4.С6 - "Вак^ч.жая,. компрессорная

техника, и. нг.ззкосястамн"

АВТОРЕФЕРАТ.ДНССЕРТАЕДО . .

на ссаек&ниэ учонсЯ сведена . кандидата техняческах на^к

CÍAHTCT-IÍGTQpCÍ Jrpr , 19ЭЗ

Работа выполнена ка кайедре кокпрессорострсензя Ленинградского технического университета.

Научщй руководитель - доктор технических наук, профессор Ю.Б.Юлеркин

ОсТлциалышз оппоненты: доктор технических гаук, профессор Н.Н.ррсарин,. кандидат гехшческнх наук, вэдущиЯ иа^чщЯ сотрудник А.Л.Гпкеятова.

Ведущее предприятие: Производственное- объецщ-юнпе "Невсгай завод".

Защита состоится " ¿¿¿С/сег^&сЛ 1902 г. в _ часов

на гг.седаши специализированного совета К 063.¡38.01 Садкт-Петзрблрг-г.ого технического университета по^атзссу: 195251, Санкт-Петербург. П оя;:техкиче екая у л. , ауц. главного здания.

. Стзнв ка автореферат в двух экземплярах с заваренной подшюьи просии направить до в:.звеуказаккому акрэсу.

С ■ длссертав>:аГ; можно ознакомиться в (ТундашнтаяьноР библиотеке технического университета..'

ЛвторсЮрат разослан " £ " «-¿¿¿Зу^/* ¿/2 1992 г.

Учсшй секретарь скошзлатлрокшюго совета • ¡сакпяпат техштеясот-х каук, доцент

('Л Л .ГрЯНКо)

ошя М'ШТ.ОТЖЛ Г ШУГИ

Актуальность течи. ¿йссертациог.ная работа иосвяцена повышению ^-Тйктпеностл ступеней 1гснт]обе::1ШХ йо*.!прёссоро5 высокого давления с ¡овкшенкой быстроходностью па основе расчетно-теорешческой ойтигл-зацки их геометрических и газодинамических параметров с испояьзова-1кег.« методов мзтематйчёскбго моделирования; повишению достоверности 1 совершевстбованйп алгоритма йсПользованной для оптимизации матеиа-гачёокой моде® промежуточной ступени цёнгробегнбго компрессора.

Потребность нефтегазовой прошшлёнйоетм в компрессорах высокого давления с бокьшой объемной производительностью, тЧё. со отуиенязи повышенной быстроходности связала о неизбсгшьм Падением пйастогого Ьавяения в местороядешШ газа й уйёличеняег*, йсйёдстЕиё рас-

чётных ноэйийяевтой расхода ётуйеней у достАшх йэгнёта4ё»ей природного газа» устанаЕЛибаёкнх на Л>йейых компрессорных станциях. Актуальность теми опредёляётёя что в сйлу болькой потребляемой мощности этих нагнетателей» ЦойнсеняЗ их э^Гёкта^ностй является вал-ной научно-^прйктй чёской 'задачей» решёниз которой затруднено малш количеством экспериментальны* данных, Что йе ьоаябяяет учесть при. проектировании влияний ряда прочностных й уни{якацяонннх ограничений» связанных с эксплуатацией й£й йоеьйшшкх давлениях и с высокой стойкостью изготовления элементов ступеней!

В этйх условиях возрастает рблв м'ё*о.йой Математического моделирования, позе'олящих приводить м'нбгопарамётри^ёскую оптимизация гео-' метрических и газоданамичес'ки* йарапётр/ов и прогнозировать ¿¿'¡епгив-ность разрабатывае.'/ых ступеней ори наличии конструктсотшх ограничений. Поэтому*, задача повышения достоверности математической модели промежуточной ступени первого уровня, используемой при проектлрова-, нии ступеней и в подсистемах 'ОАШ"« тйкже язляэтсй актуальной ц своевременной.

Цель работы. Целью дассёртадаониой работы я1йя6*ся: псыйрнмэ эИек..иЬнос1тй 'быстроходных центробежных компрессора)« стулепей при наличии конструктивных ограничен'«!! характерных д*я компрессоров высокого давления с иепОльэаЕалйём матёмаТ:Иеской мбдела щтрзсуточ-ной ступенн» Ьбйученпб рёк'бйндашчй по равданзльноку габору йх геометрических и газб.Цинатлическах параметров на основе расчет-о-теоря-

тического и экспериментального исследования ; совершенствование математической модели (1К), использоеонной при оптимизации,ш результатам проведенных исследования. .

Постановка задачи. I. Анализ современных методов -проектирования проточной части (ПЧ) промежуточной центробежной компрессорной ступени (ЩСС), оценка возможности использования методов математического моделирования для оптимизации параметров ПЧ ступеней повышенной быстроходности и выбор Еида МИ для их оптимизации.

2. Расчегно-теоретическая оптимизация геометрических и газодинамических параметров промежуточных ступеней повышенной быстроходности • Анализ-полученных результатов с точки зрения традиционных методов проектирования, разработка необходимого числа ступеней для экспериментальных исследований.

3. Експариментэльные исследования разработанных ступеней в диапазон з условных чисел Маха: Ми = 0,6 + 0,9, обработка и анализ полу. ченпых данных. \

4. Уточнение рекомендаций со проектированию ступеней повышенной быстроходности, с учетом заданных конструктивных ограничений.

5. Корректировка ММ, использованной для оптимизации, на основании проведенных расчетно-теоретических и экспериментальных исследований. '

6. Проверка достоверности откорректированной Ш о использовани-. ем результатов газодинамических испытаний ступеней. Оценка возможности ее использования при проектировании ПЧЕЩС и в подсистемах САПР.

Научная торбана' работы:

- веерные для расчепю-теорегического анализа и проектирования промежуточной центробехшой компрессорной ступени в условиях жестких конструктивных ограничений использован много параметрический одтими-

' зацвошшЗ комплекс ; • , '

- предложен и экспериментально проверен новый способ унификации неподвижных элементов ступеней с рабочими колесами различной расход-гости м иапорносху"при одешаковой быстроходности ;

- получены новые эг.сьеригвзптадыше даннйе по ступеням повншен-1 :ок быегроходаоегк ;

- впершз проведена экспериментальная проверка достоверности

.,1,1 промежуточной ступени и предложены рекомендации по ее совориенот-Еованпя.

Практическое значение работы. Разработаны и испытаны дйвять промежуточных ступеней в диапазоне: Мц = C„G*Q,9 ; Фр = 0,Cô*0,Q8 ;

Ут.р,- 0,Б?*0,С8. Поручены ах поэлелгенгные газодинамические характеристики. Проточные части характеризуются повышенной быстроходностью и большими втулочными отношениями. Экспериментальные данние могут быть использованы 'для повышения э^Техтивности центробежных компрессоров различного назначения, а также при совершенствовании Ш различных уровней.

Откорректированная и экспериментально проверенная i«M промежуточной ступени полет быть использована лрл проектировании ПЧ ступеней центробежных компрессоров в широком диапазоне изменения их газодинамических параметров, а также в подсистемах СДШ.

Реализация работы в промышленности, Отработанные'в результате расчетно-теоретических-п экспериментальных исследовала ПЧ ступеней' различной быстроходности переданы предприятию-заказчику СКС-ПЯОШ-PSCCOPiAAE) для'непосредствекного внедрения в центробежные компрессоры нового поколения.

Апробация работы. Результаты работы представлялась на У1 научно-технической конференции молодых спедаагастов "исследование, конструирование и'технология изготовления компрессорных капан" (IS9Í г., г, Казань)." "

Публикации. Но теме диссертации опубликовало 3 работы и одна - . находится в печати.

1 Объем и структура диссертационной работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти .глав, заключения. Она содержит -/éV7 страниц машинописного текста, 451{ илл.» 26 табл. Список использованной литературы вклвчает -Í07 наименований.

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЯ РАБОТЫ

jü введении обоснована актуальность темы диссертации, .формулируются цели исследования.

.lío заданию ШГЛЮШ1РЕС00РМАЦА кафедрой комсрессоростроеная разрабатываются ПЧ ступеней нагнетателей IÏIA в диапазоне быстроходиос-тей К'л. = Фр5' У'г.'р5 - О, Г? 4-0,37 в виде трех рядов ступеней с ï.h и одного ряда с ЕЛД в диапазоне расходов: Фр = 0,013*0,073 и напоров: = 0,ü +0.V. 33 соответствий о принятой у заяазтожо;

системой унификации корпусов й элементов ступеней установлены следующие ограничения: >0.3 8 j = 1;5; Э h.j. j¿> ®

Целью данной работк явййется проектирование» оптимизация и исследование йеобходйгоЬо числа ЬромёхугоЧных ступеней с быстрохёдкос-тыо = 0¿365, имеющих,'сйедушиё кбэ'Йёциента расхода и faatíopa: <Рр ш 0»0?S, = Ь,? ; фр = Ь;С№, ^r.jo/ ¿0135 ; = 0,0821,

VV.p. ¿ а также выработай р'екЬК'еУюций по. Ьроектироканип ступеней повышенной ¿úc'Tpo7Ójttó'ociíi к Ь&Ьёртёйбтёиавяё Ш ьромёжуточвой ступени центробежного компрёссёра;

В первой -главе проведен о взор существующих работ; посвяценннх вопросам • течений i 1П ПЦКС» расейюг^ёйы мё*Ь.1щ проектирования цёнт-rocSszhux Компрессорных Ступеней■, РК korbpkx finétoí цпляндричёские лопатки í изучены рекомендации íid йЫборз óutibEHÜx. соотношений ЕЧ, оценен orar использований различных видов дм разработки ПЧ ЩКС;

Ан&лйЭ Сольшого «йсла paCcfí посвйаёнНых визуализации и йзме- • решгм Ыдаматй^ёскиХ й Дййакииёсюй ftápaüéTpoé потока равлйодыш методами, hoáfcojtíttii утбЬЙйтк свеДёнй£ ó ¿tépkkíépe течёьйё fe ¿üeüeto-тах центробежной кЬмпрёсёорной Ьтуйёйй: •• f

В диапазоне релняшх параметре! i» Ьрвёущих Ьромшяемным 'компрессора;.'.; поток в РК и ЙЭ отупёнёй ймёёТ йрЬстрайственную структзфу; . которая в РК йояЬжвяетой ¿рЗДёЙиём. Я к^йвйзйвй Межлопёточйый кава^ *ов» вслс-дсгвнё 'чего; течёние £ нём соответствует известной схеме "струя - след**' Hofeaááno.j ёйёктйвносгь ёгупёлей ззеисйт от бользого числа ГеОметричеЬййх й газодинамических ЬараыетрЬё, что • .наряду.с'Ь Ьиззшим харакгёрЬм течёнйя дёлаёт Йрайтйчеёки немзмояшя точноб-определение воЫчлй КЩ я ¿ticИр оптимальной Геометрий, ёгупейи чисто расчетншЙ мёхйдЫи;

ЬущёЬтвувсйЬ рекомендаций J» райБйаяйому выбору фрШ Ü4¿ Ьс-нованннё на bnimiiix juütiiiixj ЬбУчЙ«) оЫсарйЬаются уЫютИш эксперимента и, зачастую, kticñf'hfcora вЙрё^ййЙ характер» «ira зат^удгшёт hu. tíop. 6пта/аг.Ьйых Ьоотн&аёнйЙ'ÍH¿ Ьайббшк>(- при наличии каких-либо ограничений ¿. Так ¡ оЙёййечЫшё ус ¿Ьвий для ступеней

пояшенно'й Ьасхйддссги.с .¿юшяёййшй .¿гулочниий отношеййяда; при со. . . i > : í i ■- -Ч / .....

хранении величины замедления Vv - W¿ f Wi в рекомендуемых пределах: « 0/65+0,^ нёйвбейВ' йркйда! к увёйченйю угяё йак-лона EOKjsiBHÓrt» дйЬкО РК< ^то HSjicínyctlÍKÍi длй кЬмпрёссбров высШго Давления по сооСраненяш прадоётя;

Рассиотренп пути уйи^икацик ПЧ ЩКС; отмечено, что унификация

ступеней в диапазоне коэффициентов расхода <рр = 0,06 + 0,08 и напора Ч'т = 0,6 + 0,? параллельным переносом дакрниюго диска. Рл и диа$-ипл НЭ монет вызвать существенное снижение эффективности ступени !з-зз роста величин Мсг и Ь' при уменьшенли / , особенно, з случав 0^/5°.

¡проанализирован опыт использования существующих ММ для проектирования ПЧ ступеней для нагнетателей Г11А о пониженной быстроходностью ; делается вывод о перспективности использования для проектирова-шя ступеней повышенной быстроходности комплекса для многопараметри-¡еской оптимизации геометрических и газодинамических параметров стукни центробежного компрессора** ; отмечается, что возрастает роль ;ос го верности 'Ж, используемой при оптимизации.

На основании проведенного анализа определены цели работы я поставлены задача расчетно-теоретического и экспериментального исследования » сформулированные вьгае.

Во второй главе обосновывается выбор конкретного вида Ми про- " «еяуточной ступени и его программной реализации, приводятся и апалл-.' зируются результаты расчетно-теоретической оптимизации вариантов 114 :тупеаей с Кп = 0,335 при различных способах унификации и сграня-¡ениях геометрической формы, выбираются и проектируются конкретные объекты для проведейия экспериментальных исследований.

На основании проведенного анализа существующих Щ и их прозгам-шнх реализагрй'для расчетно-теоретической оптимизации проектируемых ' :тупеней была выбрана Ш промежуточной компрессорной ступени первого /ровня, созданная для много параметрической оптимизации по КЦД ПЧ ступени и реализованная на персональных компьютерах ДВК-2 и на 1Ш~ 'С/К1. Программа позволяет получить решение прямой задачи, при заданных в безразмерном виде геометрических и режимных параметрах ступени, з также - методом покоординатного спуска соптимизировать на расчетном режиме значения величин: Л>, Кз , Я} - 3, /¿¡Ъ', ты ■

<Аг > Д№РК • & Сло \ 4 С ома* <$} г ¿¡4, 1 • з* "оС*""^

( ), гозеолгоцих рассчитать со известным соотношениям к>-

Селезнев К,П., Галеркив Ю.Б., Попова К.Ц, и др. Проектирование и эптимизация проточной части промышленных центробежных компрессоров : использованием ЭШ. -.31.: ЛИ, 1Э20. - 75 с. •

^ К.П.Селезнев, Ю.Б.Гёлеркин. Центробежные компрессоры. ^.Машиностроение, 1082. - 2Г?0 с.

сГорму К ступени.

Вав^сгаость расчета болызого числа вариантов, что неизбежно при иного параметрической оптштзации, достигается резким ••сокращением времени счета для одного варианта за счет использования'предельно схематизированной эпюры скоростей с постоянной нагрузкой вдоль лопатки в JP элементов вместо расчета для них расщеделенпя скоростей невязкого потока V/ с его последующей схематизацией.-Величина , при ото!.;, считается задрчной, а оптимизация $ормв средней линии лопаток ЛР с' одновременным определением угла ß> обеспечивающего тре.буе;/.нй напор,кокет проводиться на втором, этапе проектирования добыл из известных способов. •

-В программа средускагргвается' использование двух видов, от-и;чэ*>дахся способом учета профильных потерь. Для проведения оптимизации разрабатываемых ступеней принята Этически более обоснованная "_'.!, в которой ьрсТилы-ше потери в П элементов представлены как.cy.v-. ма потерь трения и потерь 'с?,решения, величина которых, в соответствии с принятой схемой струя - след, зависит от положения точки огрета (передали или задняя сторона лопатки) и величины скорости в ней:

Анализируется опит практического использования программы опти-кззащв, делается вывод'о возможности ее использования,для решения поставленной задачи. " ...

Опхиетсэционная задача' решается для трех вариантов ступеней с № при Ми= 0,G, Reu - 2.И8 и _к = 1,31.' В качестве исходных конструктивных ограничений заданы: D&m . = 0,38 ; Кд =¿02. ;

Ьрк ~'5лла = ¿лона = 0.022 ; = 1.5. ° ■ '

3 таблице I приведены основные результаты оптимизации ступеней, позволяясь проанализировать изменение оптимальных соотношений и эффективности ступеней в зависимости от наличия тех или иных ограниче-ии'и Отметим, что в таблице клесто оптимизируемых величин: AWpx-

= AWpx/ V// - АСля = А С ля / й'з '.йСонА 'ACma/Cj

пр/содатся более наглядная величина оптимального числа лопаток эле-i.'oniUb, однозначно сгязанная "при заданных Фр , et ¿^ и Ч^т.р с ве-• :;;члпой сроднен нагрузки. ' .• . - • . •

В таблице 1,а приведены результаты оптимизации при о гранича- ' нип рздгяшвх размеров ступеней: J/j = 1,15 и Лн - .1,5. При со-1юст;1влс!1:п полученных данных с_результатами оптимизации без.огра-ьачедая рэдптких размеров ( = 1Д6 - 1,2; д),олт ~

ааолкца л.

• Результаты оптимизации ступеней _

' пр.:: Ми = 0,6 Яеи - 2 10® Лэ = 1,15 3)ч = 1,5 Л0,38

Дополнит, ограничения

ь Ъ-Р К/ Яз о сХг а ¿С{3& ¿34 1 ОНА 'Л ¿-Л ?пч-Ь >7* с по-о'

0,078' 0,070 , 0,062 0,7, 0,65 0,6 0 ,04 0,93 0 ,97 0,92 0,94 0,94 23,1 ' 25,8 23,5 23 21 22 0,66 0,о7 0,68 II 10 7 1,02 1,01 1,00 19,5 21,0 22,5 28 24 23 0,43 0,41 0,39 1,98 1,90 1,68 14 14 13 0,928 0,928 0,927 0,931 0,933 0,881 0,874 0,881 0,885

Дополнит. ограничения К Р = о, 93 Я, = I (0)

0,078 0,070 0,052 0,7 0,65 0,6 0,93 0,93 0,03 1,00 1,00 1,00 28,1 25,8 22,4 23 20 19 а'.ы 0,67 0,6Э 20 16 13 1,03 1,01 1,00 19,5 21,0 24,0 28 24 16 0,43 0,41 0,37 2,44 2,22 1,90 16 15 14 0,919 0,924 0,923 0,892 0,899 0,697 ■0,864 0,876 0,882

Дополнит, ограничения /г,.. [,0 Лц 1,0 © г II О сС£= агс^ (Фр/^г. [ 1,-0.5(1-3,}\ Л? д) (&)

0,078 0,070 0,062 0,7 0,65 0,6 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 20,0 21,4 22,7 20 19 18 0,54 0,61 0,68 II II II 1,00 1,00 1,00 25,5 24,0 22,5 20 23 29 0,33 0,36 0,38 1,62 1,74 1,84 •15 15 14 0,875 0,905 0,922 0,83о 0,675 0,896 0,825 0,860 0,879

для всех вариантов) отмечено отсутствие влияния уменьшения д на оптимальные соот.чожиия 114 и ее эффективность, за исключение:.» незначительного С 1,бч-Б0) уменьшение оптимального угла попорота потока и изменение в небольших пределак (~2 - Зшт. )яисла лопаток в ЛД. Обращает на себя внимание .{акт уменькеннл для Р:С ветчины по сравнению с • а Так-*е большие углы поворота потека

е ХЛ при малых значениях ¿3 /{ц -

Фиксирование величины = Э, т1п С 'Я3- В пРа и = 0,23 привело к сникению эффективности всех вариантов Сданные таблицы 1|б), причем основное увеличение Потерь произошло в Р;С, хотя остальные значения оптимальных параметров РК и ступеней практически не изменились.

Увеличение , как и следовало огшдать, привело к росту угла наклона покрывного, .диска, особенно для вариантов I и 2. Б таблице 1,в приведены значения оптимальных параметров для ОТ ступеней, РК которых имеют фиксированное значение .0 гУ/° при Л, = тип. и - 1,0. Требуемое значение угла обеспечивающее О - У/'

при заданных размерах Ехода, определялось в соответствии о соотношением из таблицы 1.в. Как следует из приведенных данных, это вызвало сникшие величины V/ для вариантов I и 2 и привело к резкому увеличению потерь в РК и ГД, особенно для варианта I. Делается вывод об отрицательном влиянии уменьшения угла_ 0 для ступеней с Фр в .0,"07*С,08 при повышенных ¿¡€т и Л, = $ •

Отмечается, что значительное снижение эффективности РК и 1Д для • этих ступеней вследствие неоптимальности угла с<2 и замедления в РК IV свидетельствует о невозможности унификации меридионально контура ?;( параллельным переносом покрывного диска и лопаточной решетки £Д путем фиксирования величин- угла с¿г и 4$ Д^ всех вариантов, например, <*г = 23,5 и 63 / = 1,05. Проведенные до-: полнителыше расчеты подтвердили сделанный вывод.

Предлагается ЛР Ш унифицировать при с<г - оС* опт » а требуемую величины сС 3 . одинаковую для всех вариантов, обеспечить сооткетотвугадам выбором ¿3 ¡81 . Необходимость иметь величину 63/61 > 4 Для Есех ступепей обуславливает выбор варианта Е (таблица 1,в) в качестве исходаого, с сСдз - 23°. В таблице 1г ьрпведень результаты оптимизации вариантов ступеней в рамках рассмотренного подхода. Отмечается везначительное снижение КЩ для всех 231 ¿'гзьтов и побольше ( 1°) увеличение угла о£ г ог>т для

То* Со « ж *> ■v. to lo со a s s о о" о* i: Í £ II ? «а Ы N •Нч I It 0 IN. V К -> -1*> <3 M Ci .4 Ж' cvf f0 и S cS ô ООО * J Ni а ■к fe 0,841 0,855 0,665 § и £ V и ся N <\г to to to ci5 ¡a со о о о

it ^ 'Т СО ГТ> со сп со о о о со -о со со со аз ао О о о см о ^Р D" со г» со a со ООО tí со со 03 СО £> со со со ООО

OI О tO СМ -Л! СМ о> с» л о о о СО - 0 м см oí oí а> -т> » » »• ООО ю со см О H W о> Ol С"> ООО Г- !> О НИН с» сг< а> о о о

СО i'} 1-( >-, со to 'О НИН И tu CN. -б I« 2 и, M «чо Sa ■V, 11 3 ç» es II 1. ^ to to tO н СО СО СМ И ^-Ч 1-1

irt о со £> О f-i ьч ы О '-0 нни i-i и м О in со »-i l-í СП 1-1 Ti to И M M

й S й ООО ООО to 25 ю ООО ООО СО СП !ГЗ ООО со <ы ю •ч* ч< со . л в о о о

3 Я й -3" <• ^ CV CNÍ С\л Ч1 Kfi СЧ CNJ Oj СО со LO oj cj <м

О О Ю • « «. VM н M см см Of со со да t> t; í^ СЭ 00 со LC0 О о Oi >-< •-i <М oí

O LO го sí о H f-H н •О О LO см см о ими to -Í ю CV H С) И H-t и со о О О о, о^ >—» fr—»

M н t> M (-i О и 3 ° ^ и о о »-I t-,

¡> О СО О О 3 ООО со г- а) OiO« ООО 'S 9ï со to «Э ООО со to со tO tö to ООО

to ^ см M СМ OÍ СО СМ C\J Ci CM ^ 1—( + CNÍ Ы C4Ï ЙЯЙ

ci о из Г- СО CM CM Cet н Ю 03 г- о Г-J СМ CNÍ н В Й СО LO СО w eg N H о с< О ifl н см <лг <м

о Л СЛ о о* о СМ СГ> э» ст> ООО ООО о о о инн лг ч» м* эт а> ООО

tO О £> 3» * ООО г> ¡> Oï ООО п to о 0"» 0"> С>■> • * ООО со со ¡> с1 ООО

g • x s я- S S о Я ti PL о и tío S 3 ООО § • X н о s CT ж s о ä G р. ° и CÍO с- ^о tû ООО g ста Q I> to 'i> ООО g ю о ¡N to tö о о о

СО О С7 í> £> :0 о о ООО со о см с- с- со о о_ ООО f« (1) 3S Й Э О ti к л о и río оз э m Г- £■- •0 о_ о о ООО &* é s у X s § ä Cl о. о и и{ о СО о см Г- С4* to ° ООО

ступеней I и 2. Подчеркивается необходимость экспериментальной проварки полученных геометрических соотношений РК и ЛД.

В силу необычности_долучешых результатов, параллельно, в рамках выбранного способа унификации, бил проведен расчет НЧ рассматриваемых Езрнакгов исходя из общепринятых рекомендаций. В качестве Л JJí, бала принята решетка со следующими параметрами: -¿ / i <= -2,0, Ad¿tf -сСЛ¥ -о(.АЗ = I^tC<дз = 23°,о= 33°, ïA3 -24шт.. В качестве ОКА, как показатм дополнительные расчеты, целесообразно использование ОЪА 37 спроектированного на ка|едре хо;.;прессоростро~ енпя для ступеней У ЦК M аналогичной расходности и напорности. В таблицах I д и I е приведены результаты оптимизации-РК для сгусе-ней с традиционными соотношениями ВЗ, при этом, для РК из таблицы I д величины К F -и /¡jj варьировались, а'для РК из таблицы I е --ТиЕсировались при flg = I , что, учитывая оптимальность значений и 2 рк в psvKux существующих рекомендаций, позволяет рассматривать 114 ступеней из-таблицы I е как традационко-спроектароЕЗиные.

lio результатам олгжизгцли проведено сопоставление полностью оптчгазироЕаиных ступеней (табл.1 а) со ступенями, имеющими оптимизированные РК и HS градационной конструкции (табл.1 д) и ступенями спроектированными в ра:.»ках общепринятых рекомендаций (табл.1 е).

lia основании анализа проведенных расчетов к экспериментальным исследованиям в-качестве основных объектов принята три ступени с оп-THi.'LSjjoESHHUMii РК (РК Л1, -А2, ЛЗ) и традиционными НЗ (Ш + 0HAS7), а для проверки, с последующей корректировкой,'конкретного вида_Ш.и получение более полной ин:]»рмации о влиянии выбора величины JJ, на работу стукни повышенной быстроходности - приняты варианты с Фр = = 0,07С при Яд = 0,52 и = I (РК A4) из таблиц I а.и I е, ввиду доч&лыюй розница в уровне потерь в их РК и ЛД между полностью г. часг/чио оптимизированными Еариантаик.

Ь таблице Х,к приведены результаты оптимизации ступеней приме нптохыю к работе на воздухе. Сопоставление значений оптимальных па ра:.:етгов при работе на воздухе и на газе (таблица 1,а) позволяет сделать шрод о ясзиаадтельном влиянии на них в рассматриваемом да-яюзоис тюлрчин Л и . Снижение КПД оптимальных ступеней при

К = 1,4 и = o.I0:j составило в среднем 2*>'.

На оспог-ании анализа расчетов, прмпедеышх в таблице I, сделан ряд самРЧ&яЛ по алгоритму Ь'Л. Отмечено, что с уменьшением Фр и увеличение:.'. ¿j / растут, по сравнения с определенный/! ш общего - . .

ТУ )

]рннятым выражениям ', погрешности определения величин т, и f, газодинамическим способом, т.е. через ведачини безразмерной циркулями и Средней нагрузки ¿W , АСлд , Л С она а с уменьшил ей Д oí jp - со грешность определения величины -tía. . Такте ¡есколько у процента представляется соотношение для определения во-ссяна потерь на'протечки и трение дисков:Jbтр +finp*0.0009/фр , iQ учитывавшее влияние на fi тр + j¡ п]> величин Rea , <f¿ и Ц'Т .

Для пробирования радиусов-загругления покрывного и основного тюков и уточнения значений выходных углов лопаток РК, обеспэчичаю-хзх требуемые , балл использованы: Ш двухзвенной ступени ЕК + + ЁГД и програкка расчета квазитрохмерного течения в проточной част гурбокаскн. Зорка средней линии лопаток всех РК выполнена в соответствии с а.с.' '' III2I52 в виде двух сопряженных парабол с одинаковыми значениями коэффициентов, определяюерх по жжение точки сопряжения, что обеспечивает одлнаковкй характер распределения скоростей вдоль лопаток'РК. ' .

Для двух РК с Фр = 0,078 незначительно корректировались толь-, ко значения выходного угла. Для РК С Фр = 0,07 и 0,0621 - значении входных, выходных углов и числа лопаток. При этом, .требуемое значение />Л1 определялось с использованием эмпирического коэйяциента Кц! = У г экс /frao -О- <f£ принятого по результатам испытаний РК AI и А4. '

Пригодятся и анализируются результаты расчетов распределения огадростей вдоль лопаток ва_покрывном и основном дисках и среда ей ж--нии РК. Значения W и üWcp дда Есех РК. лежат в рекомендуемом диапазоне: V/ = 0,66*0',GS и Л Wcp = 0,25*0,35. Отмечается значительное изменение характера распределения скоростей по высоте лопатки для всех РК.

На основании проведенных расчетов определены окончательные .ге-0!/егрз;ческпе размеры ступеней принятых к экспериментальному исследованию (см.таблицу" 2)..

• Таблица' 2

РК + ад э, 1 h /л, /лг £ Р К 4i¿ ¿A3 ОСА* 2лЗ

i 2 3 . 4 5 6 7 8 9 ■ ю 11

AI + ЛД1 0,595 0,088 0,047 se 7о 23 J.,25 23 "3 34

tz + ш 0,599 0,066 0,048 28 ' 73 19 1,20 23 &8 3'4,

Цдедолкение таблицы

I • 1 2 3 4 5 ' 6 7 8 3 10 II

ЛЗ+1Д1 0,503 о,ой 0,054 31 55 15 1,06 23 33 24

А4+Ш 0,653 0,109 0,047 27 72 24 1,26 23 33 24

0,535 0,068 0,047 33 76 23 1,03 29 54 .46

Примечани е:

: ^ = 365 км; ])&„= 0,58; Л3 = 1,15; = = 1,5;

ё5 = О.ОКо; 6е = 0.0В22 ; 0,32; ^ = 0,0137 5 = 0,022 ; г = 1С шт. ; е<л5= 37°.

ОНА

В третье'! глазо приводится описание стенда и методам эксперимента, проводится оценка погрешности эксперимента.

Испытания про подались: на воздушном стснде 2Щ-4 лаборатории конпрессоростроения ПТУ. УстаноЕка состоит цз""экслерпменташ10й модели, ротор которой цриЕодпгая го вращение электродвигателем через • !.7яьтапл1катор конструкции НЗХ, позволяющим получать скорость вращения до 1СООО об/мин. Контроль за частотой вращения ротора в ходе испытан« 1 осуществлялся с помощью электронного частотомера 43-54.

Перед модель» расположен патрубок диаметром 172 км и длиной 1)0 ш, в котором производятся измерения параметров на входе.

ио/пое давление потока измерялось малогабаритными трубками полного давления (ТЩ) с прямил щшэлем диаметром 2 мм. Статическое давление измеряюсь через приемные отверстия й = 0,7 + 0,8 на поверхностях очскентоЕ ПЧ модельной ступени, В сечении 0-0, во входной патрубке, давление намерялось четырьмя ТЦК, установленными радиальяо на оредаслсЕадратачных радиусах четырех равных по площади колец через £0° по окрузности. В сечениях 2-2 п 4-4 полные давления измерялись ьятьв ГНИ, ршпогокечних равномерно по окружноотк на, четырех выоотах, а статические давления снимались в пяти соответственных точках. Дополнительно, для РК о Фр — 0,070, 'с помощью'аэродинамического угло-кего, в сочении 2-2, в одной точке до окружности в десяти точках по сирине капала Ш. йнга замереан углы, потока за РК при Ми « 0,5 и Р -.-фрпт , Сечение о'- о' размещено в вертикальной плоскости на гыходе из ступени. Ьэгако давления измерялись в восьми точках с по-.'■оа.;,'г, Т5лД, устониашшиг ведодаияю на среднеквадратичных радиусах. ито?вччс»»е давление отбиралось в пяти точках по окрушостч, распо-дшп.иих па шс^огч диалог1, е кольцеобразного сечения о'~ О7. Темпе-рмугь з.1то]мол:мшого потока определялась го ценот'юхт патрубке н

л сочснхи о'- С' с помощью ирсгдоаошшх ртутных термометров с цепо" деления 0,1°.

Ясштанчя проводопсь при Ми- 0,6*0,8 и Reu - 5+ (3.10".

В качестве критериев сТ/ткг.тюстп используется КЦД и коэ'££ящ1Сиги капора по еош»: пира.у.етрпм, з такя:е ког^Тп^енты потерь с/делкюх элементов П'1. 5ксш1 а.евтальшв дрикке обрабатывались на ДВК-2 л IÏÏ.Î PC/AT. Богреш;о'сть экспериментов не вгевивам допустимых значений, что г,оказано соответствующий расчетами.

Б четвертой главе приведены и проанализированы результаты экс-, перкмента/ьного исследования, рассмотрено влгявие расходооети и па-перностп ступеней одшаковой быстроходности на кииематичеокие и га-зоднна^ическае параметры ступени, представлены газодинамические характеристики ступеней.

В таблице 3 приведены результаты газодинамических испытаний разработанных ступеней при Ми - 0,6 и Se и = 5,6. Ж)15. Представлены коэт-5;циснта расхода, напора я полезного действия в расчетнол л оп-тичзияоЯ точках характеристики, а такте коэффициента .запаса ш уминая? на расчетном и оптимальном реашах:

Таблица 3

гк + д ь Фопт W опт ftfp -X Сс'так Л Г j- апт

А1+;д1 0,078 0,075 0,074 0,520 0,829 0,831. 0,372 0.E2G

А2Щ1 0,070 0,355 0,065 0,080 G,f2S 0 ; 830 0,329 0,278

АЗ-ьГД1 0,052 0,610 0,059 0,62? 0,Е28 0,850 0,316 0,280

А4+.ГД1 0,078 0,650 о,оез 0,670 0,6.13 0,815 0,343 0,386

А1+7Д2 0,078 0,67 5 0,073 0,675 0,810 0,810 0,282 0,282

А1+Б7Д 0,078 0,67 5 0,082 0,665 0,810 0,812 0,670 0,564

А2+Р/Д ■ 0,070 0,655 0,069 0,671 0,810 0,812 0,536 0,591

АЗтЫД 0,052 0,610 0,055' 0,585 Of 805 0,803 0,306 0,626

А4+Г7Д 0,078 0,682 0,094 0,630 0,795 о, ею 0,539 0,503

G увеличением Ми.цо Ми - 0,7 "оМектавмсть ступеней с PKAI, j\2, A3 и TXI снижается на 0,5*1? во воем дагшазоье расходов, причем пабладпетсл с Сипение расчетного и оптимального рстяыов. Для сгуиоией ГКД4 + Mil и IKAI + JJ,2 произоп» иовнпеийо КЦД стустля па Jw-0,5.j, соответственно. С давьвейгам повшенксм Ми до зяачоня-'; Ми- 0,0 + 0,2 э'Иектнвность всех ступеней падает eue на 1,

за исключением ступени с РКА4, для которой максимальный КЦД практи--чесют ке снизился и для Фопт = 0,087 лги Ми= 0,9 составляет

Vno'-o'OJÍ5- .

Анализируются зависимости коэйпцленгов потерь от расхода для . ступеней с РД пр;> Ми = 0,5 и 0,7. Показано незначительное влияние па них изменения числа Ми в указанном ;допззгше, Для РК с Л, <-

Л1 i?/mea ^ЛЧП равно пгпа/ерно С, II. Для РК А 4 - ^ тСп = 0,140. Отмечено удовлетворительное согласование s .эмектов ступеней мегду собой. МпнимальвиЧ коэйнцненг потерь в Ц, пайладался у ДД1 за РК AI и А4: minAj) - и 0,15, соответственно. С уменьшением коэффициент потерь ХДI растет: АЛ = О, Г/5 в 0,135, со-

ответственно, для РКЛ2 + ,ГД1 и PSA3 + .ТД1. Зьачение коэффициента потерь для "оптимизированного" ДЦ2 состарило: ля ~ 0.17. Делается вывод о необходимости корректировки *.И в части определения потерь е ДД.

При анализе результатов испытаний ступеней с ЕДД, которые образовывались из соотвегстпующнх ступеней с 12.1 удалением гопаток ди узор а и принятием величины / é¿ - 1,0 отг,зчае1„я,' что основной; рост потерь КЦЦ со сраввенип оо ступеняия с 1Д произошел в Ш ¡i CEA, при этом для ступеней с РК AI, А2 и АЗ оптимальные, зяачемя KosfpimemoB расхода близки ч расчетным значениям, а для стусенэ с РК А4 произошло значительное смещение Фопт до значена3 Фопт = = 0,094. *

Так ке как и для ступеней с /Д при Ми дня ступеней с

РК AI, А2, АЗ наблюдается-значительное енлкенае КЦД, особенно, для РК А2 + ЩД и АЗ + БЛ1, которое составило, соответственно, 2,>и 3* от уроЕня К1Д этих1 ступеней при Мц - 0,-6, Для ступени с РК.А4,' наоборот, при Мц = 0,7 э^Тектииюсть становится максимальной: ^no'-o' = 0.225 при ф = 0,023, 'причем с дакьнейтам рос toas Ми до значений Mu ='0,S снижение КДД составило всего .лишь 0,5¡5. Отмеченный agxT мокет быть объяснен повышенны;.!, по сравнению с РК /лмейвдш Л, ^Sjñ' mCn ' УГ°Енш входных скоростей IV,' я уЕета-чкваюцпмся с уменьшением Фр углом наклона зависмостл Vvf' г ^(Ф) дгя РК AI, А2, АЗ. Ьйшдазлььый козй15®1637 ь'отерь ГКА'4 приА/й=0,7 составил: ~S,lT>¿nFK = 0,11 при <Р =0,1.

Ahsms измерений углов и скоростей потока за ?К AI и А4 при их работе в составе с ВДД при. ф = Я>опт доказал малое ваияке размеров вгода к угла наклона шкраваогс диска на структуру потока по

еысото £г . Охг.'сченз повшсепнап неравномерность го углу oC¿ на выходе из РК AI и А4, величина которой составляет около 20° для обоих РК.

По результзга.у эксперимента, пен Ми = 0,6 для значений коз^к-циентов расхода <Ррп Фопт , определены значения основных кинематических J Wt_, , W¡ , C¿ , C<¿ и т.д.) и газодинамических ( % » ДVV, йС, V/ и т.д.) параметров исследуемых ступеней, о преде ляздих потери в элг юнтах 1Я. Наря.цу с ниш'рассматриваются зависимости гидравлических потерь Д '?w от различных параметров ( i'i ,

l¿> W t Cg , o(¿ ) и Ф , а такзге характеристики диффузоров в виде зависимостей ^ , / > ¿ ? ~ i (**) л;.я и = {(d-i) для Б/д, где Т- коэффициент восстановления диффузора, а С = /с'г .

Уровень гидравлических потерь РК AI, А2, AS в .диапазоне расходов близких к оптнкаяькьм на 1,3*2,меньше; чем у РК А4, при этой минимум потерь для РК AI я А4 в ступенях с ДД соответствует значениям V= 0,61*0,7 при «*,'= -2°, . для РК А2 - V/ = 0_.63-5-0.64 при = -3,5*-4°, для Р2С АЗ ~ W' = 0,64*0,65 при íí = -Io. Отпечено, что для ступэней о РК AI, А2 и АЗ тип диффузоре СJ'í или БД) незначительно влияет на гологение Фоп*} и величину

о от и 11 опт . Для ^ А4, при работе с ЛД1, минимум гидравлических потерь достигается при W = 0,71 и = -2°, однако,_ cpi; работе с ЕГД происходит его снесение е область w - - 0,78 и 6°.

При анализе работы. ИЗ ступеней, отмечается, более высокий уровень потерь в Ш и БЛК за РК А2 и АЗ, несмотря на леньипй уровень входных скоростей л меньшие по абсолютной .величине значения углов атаки , t j , значения которых на расчетном ре:аме для WI зэ РК А2 и ■ АЗ составляют, соответственно, i¿ = -С,еР и Io, тогда как для J'aI за РК AI и А4 - ij = Анализ закюкностеЯ 4

= -{(Ф, ¿3, и = ¡(¿}) показал, что мпнго.-.альнкП

уровень гидравлических потерь в /Д1 отвечает таган углам атаки í¡ и соответственно раоходак, при которых наблюдается мяншуи* гидравлических потерь в предыеотвуящем рабочей колесе. Отмечено, что рочболее высокий уровень потерь в ЛИ и ЕХД во всем диапазоне расходов наб.тодпется для ЛИ и FJ-Д за РК А2, шшндем повышенные значен-!.«! АЪ/ернд =0,36 и 5p¿ = $лг -J.'. - 30° ■ .

«•дат'яяышЯ уровень потерь в Ш"Л наблюдается за ГХ А4: йфп = (»¿Мб при -€,min = 0,08, шкг.ауаш'ыЧ - за ГХ А2: О,'Ж

•jjk %nin = 0,15. Сиаченпя оптвыаяыягс углов oi2 дгя Р1Д за ГХ AI . А4 составляет: Лгопт = 34, ЕЯ+ 35, Ef', за РК Л2 и A3: сС-гопт = , 30°-26°.

Анализ давних ьо "оптимизированному" да^узору Л'2 показал, что пгдрлвдаческие потерн в нем йояыае на 1,5/, чем у J7,I практически во геем диапазоне расходов, ври этом сохраняется дашвеннкЗ уровень скоростей и углов отставания (до б-1?0) на выходе кз JT; на опт::~ «/»льном и расчетном рм;;и,\:ах расоты.

Работа ОНА детально ко наследовалась, так как измерения и сечении 5-5 не провода гась. Отмечается достаточно низкий уровень потерь ЬЧ^ОНА ЯГ» работе с Ш и ДД2: - 2*2,5при Ф = <?р.

Утл «тупеней с Г7Д потери в ОНА возрастает и становятся приторно оцгнзковыми для всех вариантов: Л $ w анА = 0,045 + 0,05.

Откечается возраставшее с у.мепьвчше:! Фр и Ут.р. отрицательнее вятюте когф|1:цнента fi ma + fi пр аз о Иектптность ступени, сформулирован ряд конхретних г-водов по результатам экспррикон-тальпого исследования.

■ В пятой главе рассмотрены изменения, внесенные в алгоритм Г.-Г.!, проведенн расчету для исследованных вариантов по прягой задаче с использованием исходной (;И1) и о ткорреоиро ванной (:Г.!2) (гаде л ей, приводятся результаты оптимизации ряда ступеней по il!2.

По результатам расчетно-теоретичгского и экспериментального исследования в алгоритм .'Ш Енеоен ряд изменений.

Ередлог.ено: коэффициенты стеснения Tl и сжимаемости Si = = 1 St^S* ъ КСНГР071ЬНЫХ сечениях Ш вычислять по общепринятым соотношениям терятквнкм путем с последовательны?« уточнением гелнчпи углов IP к треугольников скоростей в соотвтсгЕуздах сечениях.

Для более тонной схематизации распределения скоростей к нагрузок no jo латкам РД конструкции ЛИ, для которых характерно постоянство скорости V/j вдоль задней стороны лопатки, в.:есто схемы с AW ер - СО nit Еводатся схема с квейно-гозраотоиа;ей к выходу из РК нагрузкой, что_достигаегся введением коэффициент а распределения нагрузки Kw - Л V/; /Д у/(»/) — ОЛ . При этои, так как е результате итераций по Tj и di известны значения углов лопаток и углов потока е контрольных оечеаиях ПЧ, то относительную длину липни тока для РК, и лоаатки пяя ДД а СКА можно вычислять как дишу дуги окрузгностц радиуса Rпс соотношению:

i - z ü4i/<toiYi , ™ Cos Yi - ^i^-ff * ^T/' ' * = ^ ё ™

/.= сСл ь в Д и OHa, Л - число точек раэсйения дуга,

fl ^ e - Эн___

Л ' 1 НЗкСыУк-ЗнСойХн)

■ Такой подход позволил по-ковому расстагшагь значение условного числа R о $ , определяющего соотношение мегду нормальными силами инерции в ядре потока и силами еязкостя в пограничном слое, которое в iC.il находилось как: - ^,

RoiPK'-RonPK*2Uüt/a-ct$ßcf{l'Ü)\/{t*Ü)* (i) Ro3„ А W 'RoС -Уаf)] " (2)

Показано, что для Д? ДД исследованных ступеней, число R О) , найденное по соотношении (2) и определяющее своим знаком сторону лопатки, на которой расположена точка отрыва, всегда отрицательно, независимо от величины и знака радиуса кривизны лопаток . Точка отрыва, при этом, считается расположенной на передней стороне лопатки, что не соотЕетотвует_деЗствительнооги при < 0 .

Зная величины. -С и значения /^¿^для JP PK, Дй и ОНА можно определить' по соотношениям (3) и (4):

(¿Cft 8Л) (Uvj)*

(3)

Ко9м,онл- (4)

Расчет числа ло^лл со соотношению («_, позволил учесть изменения знака кривизны и схематизировать перемещение точки отрыва « передней стороны на заднюю для лопаток /:Д с 0 .

На основании-проведенных расчетно-теоретических и экспериментальных исследований предложено величину р тр * ^пр вычислять

по соотношении:

Я ^д - MÎÎU* * 7.07-/0 5упл(3,Ajj j>mp + Pnp - * - фр • . U

. Гюкааано, что соотношение (5) позволяет более точно, че;.: предлагаемые ранее, учесть влияние чисел Reи , Ми , а также величин диаметра уплотнения и зазора в лабиринте на величину протечек и потери на трекие дисков.

Для проверки результатов корректировки исходной Ыл, в варианте прямой задачи, по ней и по откорректированной модели были рассчитаны. эффективности двенадцати контрольных ступеней в диапазоне чисел î.iaxa: Ми- 0,6*0,5: девяти исследованных ступеней и трех (две с ДД и одна а БДД) с Фр близкими, к расходностп ступени с PS А3 и Vт.р на Лзльпимп, чем у ступени с РК AI. При Ми - 0,6 средняя абсолютная погрешность определения К1Щ ступени не превосходила для ЯЛ2 1,5,t. ' При A/u= 0,7, только • одной из двенадцати ступеней погрешность бнлз больше, чем 1,5.» Су ДЕух при расчете >,'ЛУ, а при Ми = = 0.,3+0,9 из двенадцати ступеней при четырнадцати испытаниях, только у четырех ступеней (семи при расчете по МП) погресность была больше I,5J», причем у трех из них она составила менее 2%.

.Проведенной коррзктировк й удалось значительно снизить невязку по КПД у ступеней: РК AI + JiJS и FX A3 + 1Д1, имевгах наибольшие величины абсолютной погрешности при расчете по 1,Щ. Для ступени FKAI+ + ДД2 ебсоватная погрешность вычисления КОД уменьшалась на 2,85 при /% ~ 0,S ; 2,1% при Ми = 0,7 ; 3,.Э£ . при Ми = 0,9 ; для ступени РК A3 + Ш- соответственно, 1,22; 1,0;1 г . '

Анаигз погрешностей определения гидравлических потерь КЦД по . элементам Щ доказал, что погрешность определения Д ^wpk 2 Д ^v/aj по 'J.:.Z в среднем, не 2% меньше, чем по ï.MI, а для Л Iwoha ~ на ^ Показано, что наибольшие погрешности е определении А ^ w рк и

v и A^vv Блд наблюдаются у ступеней с PS А2 и A3, при -этом, для ступеней с Б.ГД наибольшая погрешность имеет место в ПК и ОНА, что свидетельствует о необходимости доработки откорректированной Ш . в части определения потерь в ЕС.

Для проверки оптимизационных возможностей комплекса были выполнены расчеты оптимально ступеней при J1 gm = 0,38 ;/Су = 1,02;

- 1,5 для быстроходдостей в диапазоне: К'п = 0,535 4-0,169, что соответствует: Фр = 0,094+0,013 и ^т.р = О,S+ 0,7. На расчетные 18 '

графика: *(апт = / (Фр) при трех значениях Ут.р. нанесены экспериментально 'полученные значения КДЦ е расчетных точках для ступеней с Кп = 0,355 и 0,289. Отмечается хорошее согласование результатов расчета и эксперимента.

В таблице 4 представлены результаты оптимизации атупеал о Фр = = 0,0621 п Ч^т.р - 0,6 по исходной (¡.Щ) и откорректированной (:.:.-) моделям при Ми = 0,6, /?еи 5.ГО6, л =1,4, ^бт=0,38, = 1,02.

Таблица 4

Кг <¿1 V/ 7 Х-р К

1.Щ(иси) 0,23 0,955 22,4 0,682 20 ■ 1,000

!ъ,*2(отк) 0,50 0,963 23,0 0,693 21 1.1Ю

£ Зн 2 л? Л с£ „ * 7 П о'' о'

НЩиел.) 1,18 1.6 27 25,5" 13 0,865

¡£/12 (отк) 1.Г7 1.6 13 ГО',0 Г7 0,842

Полученные данные свидетельствуют о повышении достоверности при определении ^п о'-О' 11 подтверждают возмогенооть ее использования для проектирования Г1Ч ступеней центробежного компрессора и в качестве базовой модели для подсистем С.АПР.

ВИВОДЫ- "

1. Проведенный обзор литературы показал, что в условиях малого • количества данных во проектированию ступеней до вишенных быстроход-ностей ( А'п 0,365) и наличии конструктивных ограничений, целесообразно использование для проектирования ОТ методов математического моделирования.

2. ГА) тематически я модель лроыекуточной ступени, е которой использован упрощенный подход к схематизации распределения скоростей по Л- элементов ступени, наиболее пригодна для проведения .мяоголаро-метрнческо« оптимизации расрабативзсмкх ступеней.

3. Обсчитано и проанализировано болея 100 вариантов ступеней ч .диапазоне коэК'/.цнеитов расхода и напора: фр «-0,06 + 0,03 и У г. р. -

= 0,0*0,7 пра: Ми = 0,6-0,0, Rea = 5.I034-2.K8, к = 1,41?, Г,_4. Расчеты показали преимущество ступеней с РК, имей'дига Jf <■ JУ fwi min i 'и юлаточнша .тяйузор&чи с ьовцаекпкмп уггзра поворота потока в них. и (¿i/ ~è г) ^ 00 . '

'Доказано, что увеличение размера -¿г у Рл ступеней с Фр -> D. D7 ;

Ч'т.р 0.65 И у se мч синьга размерами втулки Э&т О.3S , при выполнении условий: J, = и ^ 12°, прикопит к

значительному (ОЕп:хеиию величины \V ^ 0.6 л, в ус. ¡енях повкгаекккх скоростей W1 , вызывает рост ютерь как в саком РК, так и в !:Э 'ступеней.

4. Из рассмотренных способов щпф'.квдпл ступеней с РК различной расходногм и лаюрности в■ рамхзх быстроходности Кп = 0,Б35, 'ни Срана унификация JP ДЦ за счет варьирования величины ~6з , обес-печиващсн сСз - СОД ii на входе в Л ДД присягял "■'¿■г опт ■ Унификация меридиональных контуров РК невозможна, вследствие значительного уменьшения в этом случае величина w для IK с Фр 2-0.07

л Vrp> 0.6$ .

Покавсно малое влияние на ©пищальную геометрию степеней показателя адиабаты и условного числа .'/taxa в диапазоне: К = Г, 4 ; Л7г/= C,S + 0,7 ikRbu = 5.JDSî-2.]D8.

5. С использование« МЛ РК + ЕДД и комплекса программ расчета квезитрехмервого течения в элементах турбомааив спрофилированы ДР

• четырех вариантов FX в соответствии^ а.с. III2I52. Ееличнвн'замедлений V/ ji средних-нагрузок. AW&p разработанных РХ легат б диапазоне: W = 0,65 + 0,68 п. AWtp = .0,28*0,с7. Спроектированы пять вариантов ступеней с JJZ s четыре - с БЛД. Все варианты ступеней мспытьзались с одним и тем яе ОЦА конструкции, ГШ.

6. Проанализированы и обобщены результаты газо.к:кампческих ис-ектзняЯ рг>зрабогаяну? ступеней щю^Ми = 0,6 + 0,3 в Rea =

+ ?.Ю°. Сделан ряд выводов:

- для РК повышенной быстроходности с Фр * 0.07 ж Wj.p. > Q.$j и увеяичеапши размерами^i/j» , в диапазоне чисел Ыаха: 0.7,

Еыбор величина Jt=((?.S2 id.9S)3i V/l min при KF =

= 0,S тС,94. позволяет, при углах наклона покрывного да ска

12° •«• Î30,. обеспечить оптимальную для РК такой расходноста. и на-порности Ее личину замедлевия_Ж.. = 0,65*0,7;

-~при увигикадии JP ДЦ за счет уменьшения отношения, бз/ог » с уменьшением Фр и ступеней наблюдалось смещение точки

оптимального ХЦД в область меньших расходов !

-_выбор повшешшх значений AWc'p Ь Q.S при V/ О, В5 для IK с $ 1 Я ïwI/псп »вдет приводить к ухудшении работы 1Д и Ш ;

- структура потока со высоте канала на выходе из,Г-К мало ззри-сит от выбора величины и для исследованных PS с Фр - 0,078 отличается повышенной, неравномерностью по углу ¡

- при числах /"ц Ъ-О.Я и при работе в области больших ^>0.09 (особенно, для ступеней с БЗД) &®ег{ГивнЬсть студеней с РК с 31

Wf mjn становится меньше б среднем на ri-» 2f'; чем у ступеней с РК с Щ = §'f fti mïh

7;. Приведенная на осяовайии расчетно-теорети^ескоГО анализа корректировка алгоритма í£J визволила снизить абсолютную погрешность решения прямой задачи для ступеней не вошедших й идентификацию до I,s:ï при-Âiu= 0;3 и 2.3Í при M¿ = 0;S; ■ ;

8; Контрольные расчеты ЬвгаЫльной геометрии сфуаеяей с Лл = = 0¿355 и 0;289 úo¿твердам возможность использования откорректированной XI первого урейая дай проектирования ступеней.'® диапазоне козЖ^циентов расхода: typ- 0¿037+0,03 и напора: Щ.р. » 0;ЕС + 4- 0;7 5; а таккё в качестве базовой для подсистем ÇiUï. u 9. Отработанное йтупёда с Нп - О;365 арл Jg¿i ¿ OjSS и * i¡5 переданы ici Ш;ГЛ1СокпЬессормаи для использования в ПЧ до-ишных нагнетателей Ьри^одного газё; ОхидаемЫй. вкойомйеЬкай э^Тект бт Ьнедрейпя составляет не менее 250 тыс. руб/год:

Основные результат!! диссертации опубликонанй в сйе.цующих работах:

il Ьптиййцйя прогочнги частей нагнетателей природного газа, с использованием метбдов матёмётя^еЬкЬи> шдеяфбваняЛ; - Тез.докл. ШТК4 к i Ш; IC87; ci 156; - В coariapàtrè.

2; СЬрра!вйн<?е сботояйие й* ближайшие перспективы развития метода \темэ1ичёск0го моделирования газодинамических Характеристик ивь-тробезяах компрессорных ступеней. - Тей.докл: УН ШТК. - Сумы, ÍSS9. - В соавторстве;

S. Оптимизация проточных час гей цеятробеязшх комврессоранх ступеней промежуточного типа с ломо«цЬх> м-тема'тичесКо8 модем комплектной ступени. - Тез;докл. У ! НТК молодых спмсакзс»ов: - "vi.: LTM7.-5ШГСЗГШШ; IS9I; - В соавторстве.