Розробка методу геометричного моделювання робочих коліс відцентрових компресорів

Автор(и)

  • Валерій Борисенко Миколаївський національний університет імені В. О. Сухомлинськоговул. Нікольська, 24, м. Миколаїв, Україна, 54030, Україна https://orcid.org/0000-0002-0857-0708
  • Сергій Устенко Одеський національний політехнічний університет, Україна https://orcid.org/0000-0003-4968-1233
  • Ірина Устенко Національний університет кораблебудування імені адмірала Макарова, Україна https://orcid.org/0000-0003-1541-2414
  • Катерина Кузьма Миколаївський національний університет імені В. О. Сухомлинського, Україна https://orcid.org/0000-0002-0937-7299

DOI:

https://doi.org/10.15587/1729-4061.2021.224924

Ключові слова:

відцентровий компресор, робоче колесо, зовнішня та внутрішня границі, лопатка, моделювання

Анотація

Практика створення відцентрових компресорів, головним компонентом яких є робоче колесо, свідчить про те, що існують резерви їх подальшого удосконалення. Одним із основних резервів при цьому є поліпшення умов течії стискуваного середовища в проточній частині компресора і, в першу чергу, в робочому колесі. У роботі пропонується метод геометричного моделювання проточних частин робочих коліс відцентрових компресорів, який передбачає побудову меридіональних границь коліс і профілю лопатки на розгортці циліндричної поверхні зовнішнього радіуса колеса. Лопатка подається лінійчатими поверхнями. Зовнішня границя колеса описується кривою в натуральній параметризації із застосуванням кубічної залежності кривини від довжини дуги. Коефіцієнти залежності та довжина дуги визначаються в процесі моделювання границі на задані вихідні дані. Задача розв'язується мінімізацією відхилень проміжно побудованих кривих від кінцевої точки границі. Внутрішня границя виходить як обвідна кіл, вписаних в меридіональний канал колеса. Радіуси кіл визначаються з урахуванням площ прохідних перерізів каналу. Середня лінія профілю лопатки на розгортці циліндричної поверхні зовнішнього радіуса колеса моделюється із застосуванням кривої, яка подається у натуральній параметризації з квадратичним законом розподілу кривини. В середовищі програмування Fortran Power Station розроблено комп’ютерний код, який, окрім цифрової інформації по модельованим границям та профілю лопатки, візуалізує отримані числові результати в графічному вигляді на дисплеї комп’ютера. Наведені графічні результати, які підтвердили працездатність запропонованого методу моделювання проточних частин робочих коліс відцентрових компресорів. Метод може бути корисним організаціям, які займаються проектуванням відцентрових компресорів

Біографії авторів

Валерій Борисенко , Миколаївський національний університет імені В. О. Сухомлинськоговул. Нікольська, 24, м. Миколаїв, Україна, 54030

Доктор технічних наук, професор

Кафедра інформаційних технологій

Сергій Устенко , Одеський національний політехнічний університет

Доктор технічних наук, доцент

Кафедра проектного навчання в інформаційних технологіях

Ірина Устенко , Національний університет кораблебудування імені адмірала Макарова

Кандидат технічних наук, доцент

Кафедра програмного забезпечення автоматизованих систем

Катерина Кузьма , Миколаївський національний університет імені В. О. Сухомлинського

Кандидат технічних наук

Кафедра інформаційних технологій

Посилання

  1. Hess, H. (1985). Centrifugal compressors in heat pumps and refrigerating plants. Sulzer Tech. Rev., 3, 27–30.
  2. Arbekov, A., Novickii, B. (2012). Experimental study of the characteristics of the small-scale centrifugal-flow compressor. Science and Education of the Bauman MSTU, 8, 491–504. doi: https://doi.org/10.7463/0812.0432308
  3. Mojaddam, M., Benisi, A. H., Movahhedi, M. R. (2012). Investigation on Effect of Centrifugal Compressor Volute Cross-Section Shape on Performance and Flow Field. Volume 8: Turbomachinery, Parts A, B, and C. doi: https://doi.org/10.1115/gt2012-69454
  4. Shehadeh Yousef Ebaid, M., Zuhair Mohmmad Al-Hamdan, Q. (2017). Design of a Single Stage Centrifugal Compressor as Part of a Microturbine Running at 60000 rpm, Developing a Maximum of 60 kW Electrical Power Output. American Journal of Aerospace Engineering, 4 (2), 6–21. doi: https://doi.org/10.11648/j.ajae.20170402.11
  5. Palmer, D. L., Waterman, W. F. (1995). Design and Development of an Advanced Two-Stage Centrifugal Compressor. Journal of Turbomachinery, 117 (2), 205–212. doi: https://doi.org/10.1115/1.2835648
  6. Schorr, P. D., Welliver, A. D., Winslow, L. J. (1971). Design and development of small, high pressure ratio, single stage centrifugal compressors. ASME Conference on Advanced centrifugal compressors.
  7. Yang, C., Liu, Y., Yang, D., Wang, B. (2017). Regulating Effect of Asymmetrical Impeller on the Flow Distributions of Double-sided Centrifugal Compressor. International Journal of Turbo & Jet-Engines, 34 (4), 341–352. doi: https://doi.org/10.1515/tjj-2016-0012
  8. Kalinkevych, M., Ihnatenko, V., Bolotnikova, O., Obukhov, O. (2018). Design of high efficiency centrifugal compressors stages. Refrigeration Engineering and Technology, 54 (5), 4–9. doi: https://doi.org/10.15673/ret.v54i5.1239
  9. Mojaddam, M., Moussavi Torshizi, S. A. (2017). Design and optimization of meridional profiles for the impeller of centrifugal compressors. Journal of Mechanical Science and Technology, 31 (10), 4853–4861. doi: https://doi.org/10.1007/s12206-017-0933-3
  10. Cho, S.-Y., Ahn, K.-Y., Lee, Y.-D., Kim, Y.-C. (2012). Optimal Design of a Centrifugal Compressor Impeller Using Evolutionary Algorithms. Mathematical Problems in Engineering, 2012, 1–22. doi: https://doi.org/10.1155/2012/752931
  11. Ibaraki, S., Tomita, I., Sugimoto, K. (2015). Aerodynamic design optimization of centrifugal compressor impeller based on genetic algorithm and artificial neural network. Mitsubishi Heavy Industries Technical Review, 52 (1), 77–82.
  12. Khalfallah, S., Ghenaiet, A. (2013). Shape optimization of a centrifugal compressor impeller. 8th International Conference on Compressors and Their Systems, 523–532. doi: https://doi.org/10.1533/9781782421702.9.523
  13. Zhang, W., Liu, X. (2009). Multi-Objective Automated Optimization of Centrifugal Impeller Using Genetic Algorithm. Fluid Machinery and Fluid Mechanics, 130–136. doi: https://doi.org/10.1007/978-3-540-89749-1_17
  14. Li, X., Liu, Z., Lin, Y. (2017). Multipoint and Multiobjective Optimization of a Centrifugal Compressor Impeller Based on Genetic Algorithm. Mathematical Problems in Engineering, 2017, 1–18. doi: https://doi.org/10.1155/2017/6263274
  15. Xie, H., Song, M., Liu, X., Yang, B., Gu, C. (2018). Research on the Simplified Design of a Centrifugal Compressor Impeller Based on Meridional Plane Modification. Applied Sciences, 8 (8), 1339. doi: https://doi.org/10.3390/app8081339
  16. Liang, D., Yang, H., Xu, C., Jiang, Y., Yi, Z. (2020). The Recent Progresses in Industrial Centrifugal Compressor Designs. International Journal of Fluid Mechanics & Thermal Sciences, 6 (2), 61. doi: https://doi.org/10.11648/j.ijfmts.20200602.13
  17. 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
  18. Borysenko, V. D., Ustenko, S. A., Ustenko, V. D. (2018). Heometrychne modeliuvannia kryvykh liniy i poverkhon u naturalniy parametryzatsiyi. Mykolaiv: MNU, 216.
  19. Anselone, P. M., Laurent, P. J. (1968). A general method for the construction of interpolating or smoothing spline-functions. Numerische Mathematik, 12 (1), 66–82. doi: https://doi.org/10.1007/bf02170998

##submission.downloads##

Опубліковано

2021-02-19

Як цитувати

Борисенко , В. ., Устенко , С. ., Устенко , І. ., & Кузьма , К. . (2021). Розробка методу геометричного моделювання робочих коліс відцентрових компресорів. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 1(1 (109), 35–42. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2021.224924

Номер

Том 1 № 1 (109) (2021): Виробничо-технологічні системи

Розділ

Виробничо-технологічні системи

Ліцензія

Авторське право (c) 2021 Валерий Борисенко , Сергей Устенко , Ирина Устенко , Екатерина Кузьма

Creative Commons License

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.