Analytical method for profiling of radial stator blades of turbine stages
Ключевые слова:
радиально-осевая турбина, высоконагруженная ступень, проточная часть, аналитический метод профилирования, пространственное течение, численное моделированиеАннотация
Рассмотрен метод аналитического профилирования радиальных лопаток направляющих аппаратов, использование которого в сочетании с численным моделированием трехмерных вязких течений позволяет повысить эффективность проточных частей высоконагруженных центростремительных турбин. Профиль радиальных лопаток задается в криволинейной системе координат, состоит из входной и выходной кромок, а также спинки и корытца, описанных кривыми 5-го и 4-го порядков соответственно. Метод дает возможность создавать высокоэффективные радиальные решетки направляющего аппарата (НА) высоконагруженных радиально-осевых ступеней. Специальная форма межлопаточных каналов позволяет обеспечить относительно низкий уровень как профильных и кромочных, так и волновых потерь кинетической энергии. Рассмотрены три варианта турбины с различными типами профилей лопаток НА: профиль, разработанный на основе стандартных методик, используемых для проектирования осевых лопаток; профиль в виде «полукапли» и профиль, разработанный с помощью предлагаемой методики. В предложенном в работе НА потери кинетической энергии, отнесенные к перепаду ступени, снизились на 2,2% по сравнению с профилем традиционной формы и на 1,1% с профилем в форме «полукапли». Применение высоконагруженной радиально-осевой ступени с профилем НА нового типа позволило существенно улучшить аэродинамические характеристики проточной части в целом.
Библиографические ссылки
Pasquale, D., Ghidoni, A., Rebay, S. (2013). Shape Optimization of an Organic Rankine Cycle Radial Turbine Nozzle. J. Eng. Gas Turbines Power. 135 (4). DOI 10.1115/1.4023118.
Jacob, P. A., Ventura, C., Rowlands, A. S., Sauret, E. (2012). Preliminary design and performance estimation of radial inflow turbines: an automated approach. Trans. ASME: Journal of Fluids Engineering. № 134.
Rusanov, A.V., Moiseev, S.V., Sukhorebryi, P.N. Kos'ianova, A.I, Rusanov, R.A. (2012). Metod proektirovaniia vysokoeffektivnykh protochnykh chastei turbodetan-dernykh agregatov [Method of designing of high-efficiency flow part of turbo expanding assembly] Aviatsionno-kosmicheskaia tekhnika i tekhnologiia [Aerospace Engineering and Technology]. 8(95): 67–72.
Rusanov, A., Rusanov, R., Lampart, P. (2015). Designing and updating the flow part of axial and radial-axial turbines through mathematical modelling. Open Engineering (formerly Central European Journal of Engineering), 5: 399-410. DOI 10.1515/eng-2015-0047, Online ISSN 2391-5439.
Tkacz, E., Kozanecka, D., Kozanecki , Z., Miazga, K. (2011). Investigations of Oil Free Support Systems to Improve the Reliability of ORC Hermetic High Speed Turbomachinery. Mech. Mech. Eng. 15: 355–365.
Uusitalo, A., Honkatukia, J., Turunen-Saaresti, T., Larjola, J., Colonna, P. (2011). Suitability of siloxanes for a mini ORC turbogenerator based on high-speed technology. First Int. Semin. ORC Power Syst., Delft.
Klonowicz, P., Heberle, F., Preißinger, M., Brüggemann, D. (2014). Significance of loss correlations in performance prediction of small scale, highly loaded turbine stages working in Organic Rankine Cycles. Energy. DOI 10.1016/j.energy.2014.05.040.
Kurzrock, J.W. (1989). Experimental Investigation of Supersonic Turbine Performance. Am. Soc. Mech. Eng, 89: 238.
Rusanov, A.V., Pashchenko, N.V., Kos'ianova, A.I (2009). Metod analiticheskogo profilirovaniia lopatochnykh ventsov protochnykh chastei osevykh turbin [Method of the analytical profiling of blading of flow part of axial turbines. Vostochno-Evropeiskii zhurnal peredovykh tehnologii [Eastern-European Journal of Enterprise Technologies]. 2/7 (38): 32 – 37.
Boyko, A.V., Govorushchenko, Iu.N. (1989). Osnovy teorii optimalnogo proektirovaniia protochnoi chasti osevyh turbomashin [Bases of theory of the optimal planning of flow part of axial turbomachines]. Kharkov: 217.
Rusanov, A., Lampart, P., Rusanov, R., Bykuc, S. (2013). Elaboration of the flow system for a cogeneration ORC turbine. Proc 12th Conf on Power System Engineering. Thermodynamics & Fluid Flow: 10.
Rusanov, A. V., Yershov, S. V. (2008). Mathematical modelling of unsteady gasdynamic processes in the turbomachine settings. IPMach NAS of Ukraine: 275.
Yershov, S. V., Rusanov, A. V. (1996). C. A. The complex program of calculation of three-dimensional gas flows in multistage turbomachinery «FlowER». State Agency of Ukraine on Copyright and Related Rights, PA number 77: 1.
Загрузки
Опубликован
Выпуск
Раздел
Лицензия
Copyright (c) 2016 Р. А. Русанов, A. V. Rusanov, P. Lampart, M. A. Chugay
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution-NoDerivatives» («Атрибуция — Без производных произведений») 4.0 Всемирная.
Авторы, публикующиеся в этом журнале, соглашаются со следующими условиями:
- Авторы оставляют за собой право на авторство своей работы и передают журналу право первой публикации этой работы на условиях лицензионного договора (соглашения).
- Авторы имеют право заключать самостоятельно дополнительные договора (соглашения) о неэксклюзивном распространении работы в том виде, в котором она была опубликована этим журналом (например, размещать работу в электронном хранилище учреждения или публиковать в составе монографии), при условии сохранения ссылки на первую публикацию работы в этом журнале.
- Политика журнала позволяет размещение авторами в сети Интернет (например, в хранилищах учреждения или на персональных веб-сайтах) рукописи работы, как до подачи этой рукописи в редакцию, так и во время ее редакционной обработки, поскольку это способствует возникновению продуктивной научной дискуссии и позитивно отражается на оперативности и динамике цитирования опубликованной работы (см. The Effect of Open Access).
