Розробка методу геометричного моделювання профілю лопатки осьової турбомашини
DOI:
https://doi.org/10.15587/1729-4061.2019.180915Ключові слова:
осьова турбіна, профіль лопатки, геометричне моделювання, натуральна параметризація, закони розподілу кривиниАнотація
Запропоновано метод геометричного моделювання обводів спинки та коритця профілів лопаток осьових турбомашин, які описуються складеними кривими і формуються двома ділянками. Кожна ділянка обводу профілю моделюється кривою, що подається у натуральній параметризації. Для вхідної частини профілю застосовано кубічний закон розподілу кривини, для вихідної частини профілю – квадратичний закон. Стикування вхідних і вихідних частин профілів спинки і коритця відбувається із забезпеченням третього порядку гладкості, який передбачає рівність значень функцій, похідних від функцій, кривини та похідних від неї в точці стикування. При моделюванні профілю лопатки застосовуються тринадцять кінематичних і геометричних параметрів. Невідомі коефіцієнти квадратичних і кубічних законів розподілу, а також довжини дуг ділянок спинки і коритця профілю, визначаються в процесі моделювання решітки профілів на задані параметри. Задача розв'язується шляхом мінімізації відхилень побудованих кривих від базових точок модельованого профілю, розташованих у горлі міжлопаткового каналу та на колі, яке визначає максимальну товщину профілю.
На підставі запропонованого методу розроблено програмний код, який, окрім цифрової інформації по модельованій середній лінії профілю лопатки турбомашини, також видає отримані результати в графічному вигляді на екран монітора комп’ютера. Проведені розрахункові дослідження підтвердили працездатність запропонованого удосконаленого методу моделювання обводів спинки і коритця профілів лопаток осьових турбін. Розроблений метод може бути корисним організаціям, які займаються проектуванням та виготовленням лопаткових апаратів осьових газових турбін газотурбінних двигунів
Посилання
- Boyko, A. V., Govorushchenko, Yu. N., Burlaka, M. V. (2010). Metody parametricheskoy optimizatsii navala napravlyayushchih turbinnyh lopatok. Vestnik Nats. tehn. un-ta "KhPI": sb. nauch. tr. Temat. vyp.: Energeticheskie i teplotehnicheskie protsessy i oborudovanie, 2, 13–21.
- Homylev, S. A., Rudenko, V. T., Lyusina, A. V. (2011). Chislennoe issledovanie vliyaniya formy peredney kromki na effektivnost' turbinnoy reshetki. Vestnik Nats. tehn. un-ta "KhPI": sb. nauch. tr. Temat. vyp.: Energeticheskie i teplotehnicheskie protsessy i oborudovanie, 5, 45–50.
- Mamaev, B. I., Mityushkin, Yu. I. (2006). Calculating axisymmetric gas flow trough vane row of turbine stage of non-traditional design. Problemy energetiki, 7-8, 3–11.
- Levina, M. E., Grebnev, V. K. (1996). Vliyanie geometricheskih harakteristik turbinnoy stupeni na radial'niy gradient reaktivnosti. Teploenergetika, 1, 43–48.
- Mengistu, T., Ghaly, W. (2008). Aerodynamic optimization of turbomachinery blades using evolutionary methods and ANN-based surrogate models. Optimization and Engineering, 9 (3), 239–255. doi: https://doi.org/10.1007/s11081-007-9031-1
- Deych, M. E., Filippov, G. A., Lazarev, L. Ya. (1965). Atlas profiley reshetok osevyh turbin. Moscow: Mashinostroenie, 96.
- Elqussas, N., Elzahaby, A., Khalil, M., Elshabka, A. (2018). Automated axial flow turbine design with performance prediction. Journal of Engineering Science and Military Technologies, 2 (2), 72–81. doi: https://doi.org/10.21608/ejmtc.2017.1694.1058
- Adnan, F. P., Hartono, F. (2018). Design of Single Stage Axial Turbine with Constant Nozzle Angle Blading for Small Turbojet. Journal of Physics: Conference Series, 1005, 012026. doi: https://doi.org/10.1088/1742-6596/1005/1/012026
- Levenberg, V. D., Borisenko, V. D., Gil'mutdinov, L. A. (1980). Analiticheskoe profilirovanie turbinnyh reshetok dlya sistemy avtomatizirovannogo proektirovaniya. Nikolaev: NKI, 51.
- Deych, M. E., Filippov, G. A., Nauman, V. I. (1964). Lemniskatniy metod postroeniya profiley dozvukovyh reshetok. Teploenergetika, 7, 74–78.
- Zhuravlev, V. A. (1970). Analiticheskiy metod postroeniya profiley turbinnyh lopatok GTD. Trudy RIIGA, 187, 90–108.
- Souverein, L., Veggi, L., Sudhof, S. et. al. (2017). On the effect of axial turbine rotor blade design on efficiency: a parametric study of the Baljé-diagram. 7th European conference for aeronautics and space sciences (EUCASS). doi: http://doi.org/10.13009/EUCASS2017-241
- Aronov, B. M. (1971). Metod analiticheskogo proektirovaniya profiley lopatok osevyh gazovyh turbin. Aviatsionnaya tehnika, 1, 129–136.
- Pritchard, L. J. (1985). An Eleven Parameter Axial Turbine Airfoil Geometry Model. Volume 1: Aircraft Engine; Marine; Turbomachinery; Microturbines and Small Turbomachinery. doi: https://doi.org/10.1115/85-gt-219
- Slitenko, A. F., Kuz'menko, A. A. (1988). Postroenie reshetok turbinnyh profiley s pomoshch'yu polinomov Beziera-Bernshteyna. IVUZ "Mashinostroenie", 9, 77–81.
- Polikarpov, A. L. (1991). Primenenie sostavnyh krivyh Bez'e dlya postroeniya reshetok turbinnyh profiley. IVUZ "Energetika", 3, 89–93.
- Vinogradov, L. V., Alekseev, A. P., Kostjukov, A. V. (2013). Turbine blade profile of curves Bezier. Vestnik Rossiyskogo universiteta druzhby narodov. Seriya: Inzhenernye issledovaniya, 3, 10–15.
- Ramana Murthy, S. V., Kishore Kumar, S. (2014). Development and validation of a Bezier curve based profile generation method for axial flow turbines. International journal of scientific and technology research, 3 (12), 187–192.
- Gribin, V. G., Tishchenko, A. A., Gavrilov, I. Y. et. al. (2017). Turbine blade profile design using Bezier curves. Proceedings of 12th European Conference on Turbomachinery Fluid dynamics & Thermodynamics ETC12. Stockholm.
- Karelin, A. M. (1989). Postroenie reshetki turbinnyh profiley na osnove ratsional'nyh parametricheskih krivyh. Lopatochnye mashiny i struynye apparaty, 9, 79–89.
- Ghaly, W. S., Mengistu, T. T. (2003). Optimal geometric representation of turbomachinery cascades using NURBS. Inverse Problems in Engineering, 11 (5), 359–373. doi: http://doi.org/10.1080/1068276031000086778
- Sindhu, N., Chikkanna, N. (2017). Design and analysis of gas turbine blade. International Journal for Research in Applied Science & Engineering Technology, 5 (VI), 1097–1104.
- Borisenko, V., Ustenko, S., Ustenko, I. (2019). Development of the method for geometric modeling of S-shaped camber line of the profile of an axial compressor blade. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 1 (1 (97)), 16–23. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2019.154270
- Hooke, R., Jeeves, T. A. (1961). ''Direct Search'' Solution of Numerical and Statistical Problems. Journal of the ACM, 8 (2), 212–229. doi: https://doi.org/10.1145/321062.321069
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2019 Valeriy Borisenko, Serhiy Ustenko, Iryna Ustenko, Kateryna Kuzma
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.
Ліцензійний договір – це документ, в якому автор гарантує, що володіє усіма авторськими правами на твір (рукопис, статтю, тощо).
Автори, підписуючи Ліцензійний договір з ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР», мають усі права на подальше використання свого твору за умови посилання на наше видання, в якому твір опублікований. Відповідно до умов Ліцензійного договору, Видавець ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР» не забирає ваші авторські права та отримує від авторів дозвіл на використання та розповсюдження публікації через світові наукові ресурси (власні електронні ресурси, наукометричні бази даних, репозитарії, бібліотеки тощо).
За відсутності підписаного Ліцензійного договору або за відсутністю вказаних в цьому договорі ідентифікаторів, що дають змогу ідентифікувати особу автора, редакція не має права працювати з рукописом.
Важливо пам’ятати, що існує і інший тип угоди між авторами та видавцями – коли авторські права передаються від авторів до видавця. В такому разі автори втрачають права власності на свій твір та не можуть його використовувати в будь-який спосіб.
