Дослідження методів виявлення нестійких режимів роботи осьових компресорів з використанням аналізу вібрацій

Автор(и)

  • Валентин Семенович Чигрин Національний аерокосмічний університет «Харківский авіаційний інститут» вул. Чкалова, 17, м. Харків, Україна, 61070, Україна https://orcid.org/0000-0003-1837-0811
  • Сергей Валерьевич Епифанов Національний аерокосмічний університет «Харківский авіаційний інститут» вул. Чкалова, 17, м. Харків, Україна, 61070, Україна https://orcid.org/0000-0003-1161-6866
  • Фаррох Мохаммадсадеги Національний аерокосмічний університет «Харківский авіаційний інститут» вул. Чкалова, 17, м. Харків, Україна, 61070, Україна https://orcid.org/0000-0003-2810-3901

DOI:

https://doi.org/10.15587/1729-4061.2015.56245

Ключові слова:

осьовий компресор, обертовий зрив, помпаж, вібросигнал, медіанна фільтрація, смуговий фільтр

Анотація

Подано результати чисельного моделювання і експериментальних досліджень динаміки зменшення газодинамічної стійкості ступіня осьового компресора. Виконано дослідження з визначення інформативних критеріїв виявлення передпомпажного режиму. Показано, що гармоніка зриву, що обертається, є стійкою, значно виділяється на фоні шумів, це дозволяє використати її для діагностування зриву, що обертається, як передвісника помпажу. Приведено уточнену залежність для визначення частоти зриву, що обертається. Запропоновано алгоритм виявлення передпомпажного стану компресора за рівнем вібрацій корпусу компресора для розробки автоматичних систем попередження помпажу на етапі його зародження.

Біографії авторів

Валентин Семенович Чигрин, Національний аерокосмічний університет «Харківский авіаційний інститут» вул. Чкалова, 17, м. Харків, Україна, 61070

Кандидат технічних наук, доцент

Кафедра конструкції авіаційних двигунів

Сергей Валерьевич Епифанов, Національний аерокосмічний університет «Харківский авіаційний інститут» вул. Чкалова, 17, м. Харків, Україна, 61070

Професор, доктор технічних наук, заслужений діяч науки і техніки України, завідувач кафедри

Кафедра конструкції авіаційних двигунів

Фаррох Мохаммадсадеги, Національний аерокосмічний університет «Харківский авіаційний інститут» вул. Чкалова, 17, м. Харків, Україна, 61070

Аспірант

Кафедра конструкції авіаційних двигунів

Посилання

  1. Avgustinovich, V. G., Shmotin, Yu. N., Sipatov, A. P. et. al. (2005). Chislennoe modelirovanie nestatsionarnyih yavleniy v gazoturbinnyih dvigatelyah. Moscow: Mashinostroenie, 536.
  2. Anurov, Yu. M., Koval, V. A., Mihaylova, V. E. et. al. (2013). Osobennosti rascheta granitsyi sryiva osevyih kompressorov GTD. Gazoturbinnyie tehnologii, 9, 28–31.
  3. Dzenzerskiy, V. A., Prihodko, A. A., Redchits, D. A., Hachapuridze, N. M. (2009). Modelirovanie nestatsionarnyih turbulentnyih techeniy pri obtekanii podvizhnyih tel slozhnoy geometrii na osnovanii uravneniy Nave-Stoksa. Visnyk Harkivs'kogo nacional'nogo universytetu, 847, 150–166.
  4. Koval, V. A., Kovaleva, E. A. (2010). Forecasting of modes of rotating failure in a step of the axial compressor taking into account formation of profile and face interfaces. Eastern-European Journal of Eenterprise Technologies, 3/3 (45), 4–8. Available at: http://journals.uran.ua/eejet/article/view/2786/2592
  5. Kolesinskiy, L. D. (2008). Issledovanie protsessov razvitiya vraschayuschegosya sryi-va v osevom kompressore posle narusheniya gazodinamicheskoy ustoychivosti. Uchenyie zapiski TsAGI, 39 (1-2), 92–98.
  6. Mathioudakis, K., Breugelmans, F. A. E. (1988). Three-dimensional flow in deep rotating stall cells of an axial compressor. Journal of Propulsion and Power, 4 (3), 263–269. doi: 10.2514/3.23058
  7. Kolesinskiy, L. D., Makasheva, O. V. (2008). Analiz protekaniya nestatsionarnyih yavleniy v mnogo-stupenchatom osevom kompressore, rabotayuschem v sisteme stenda, pri pompazhe. Uchenyie zapiski TsAGI, 39 (4), 46–59.
  8. Baturin, O. V., Kolmakova, D. A., Matveev, V. N. (2013). Issledovanie rabochego protsessa tsentrobezhnogo kompres-sora s pomoschyu chislennyih metodov gazovoy dinamiki. Samara: SGAU, 160.
  9. Langtry, R., Menter, F. (2006). Overview of Industrial Transition Modelling in CFX. Technical Report ANSYS.Germany, Otterfing, 172.
  10. Frik, P. G. (2003). Turbulentnost: podhodyi i modeli. Moscow – Izhevsk: Institut kompyuternyih issledovaniy, 292.
  11. Alvelius, K., Johansson, A. V. (1999). Direct numerical imulation of rotating channel flow at various Reynolds numbers and rotation number.Stockholm,Sweden, 43.
  12. Anderson, V., Tannehilb, Dzh., Pletcher, R. (1990). Vychislitelnaya gidromehanika i teploobmen. Vol 1-2. Moscow: Mir, 384, 337.
  13. Makarov, V. E., Andreev, S. P., Shorstov, V. A., Buyukli, T. V. (2010). Aerouprugost lopatochnyih mashin: 3D modelirovanie vyinuzhdennyih kolebaniy lopatok ventlyatora i raschetnaya otsenka usloviy voz-niknoveniya avtokolebaniy v kvazi-SD postanovke. Sarov, RFYaYaTs-VNIIEF, 92.
  14. Gorla, R. S. R., Pai, S. S., Blankson, I., Tadepalli, S. C., Reddy Gorla, S. (2005). Unsteady Fluid Structure Interaction in a Turbine Blade. Vol. 4. Turbo Expo 2005. USA. doi: 10.1115/gt2005-68157
  15. Zhang, M., Hou, A., Zhou, S., Yang, X. (2012). Analysis on Flutter Characteristics of Transonic Compressor Blade Row by a Fluid-Structure Coupled Method. Vol. 7. Denmark. doi: 10.1115/gt2012-69439
  16. Doi, H., Alonso, J. J. (2002). Fluid/Structure Coupled Aeroelastic Computations for Transonic Flows in Turbomachinery. Vol. 4. Turbo Expo 2002. Netherlands. doi: 10.1115/gt2002-30313
  17. Luengo, A. S., Vogt, D. M., Schmitt, S., Fransson, T. H. (2012). Validation of Linearized Navier-Stokes Based Flutter Prediction Tool: Part 2 – Quantification of the Prediction Accuracy on a Turbine Test Case. Vol. 7. Denmark. doi: 10.1115/gt2012-69682
  18. McBean, I., Liu, F., Hourigan, K., Thompson, M. (2002). Simulations of Aeroelasticity in an Annular Cascade Using a Parallel 3-Dimensional Navier-Stokes Solver. Vol. 5. Turbo Expo 2002. Netherlands. doi: 10.1115/gt2002-30366
  19. Spalart, P., Allmaras, S. (1992). A one-equation turbulence model for aerodynamic flows. USA. doi: 10.2514/6.1992-439
  20. Redchits, A. A. (2009). Matematicheskoe modelirovanie otryivnyih techeniy na osnove nestatsionarnyih uravneniy Nave-Stoksa. Nauchnyie vedomosti BelGU, 13, 118–146.
  21. Menter, F. R. (1994). Two-equation eddy-viscosity turbulence models for engineering applications. AIAA Journal, 32 (8), 1598–1605. doi: 10.2514/3.12149
  22. Micallef, D., Witteck, D., Wiedermann, A., Kluß, D., Mailach, R. (2012). Three-Dimensional Viscous Flutter Analyses of a Turbine Cascade in Subsonic and Transonic Flows. Vol. 7. Turbo Expo 2012. Denmark. doi: 10.1115/gt2012-68396
  23. Krivosheev,I.A., Chechulin, A. Yu., Hohlova, Yu. A. (2011). Vybor modeli turbulentnosti pri raschete poter davleniya v protochnoy chasti GTD s ispolzovaniem programmnogo kompleksa ANSYS CFX. Vestnik UGATU, 15/2 (42), 68–73.
  24. Vozhdaev, V. V., Teperin, L. L. (2014). Metodika rascheta aerodinamicheskih harakteristik vozdushnogo vinta pri vychisleniyah na osnove resheniy uravneniy Nave-Stoksa. Polet, 5, 28–36.
  25. Vozhdaev, V. V. (2011). Vliyanie modeli turbulentnosti na tochnost rascheta aerodinamicheskih harakteristik mehanizirovannogo kryla. Tehnika vozdushnogo flota, 3, 16–22.
  26. Yun, A. A. (2009). Teoriya i praktika modelirovaniya turbulentnyh techeniy. Moscow, 273.
  27. Elektronnyiy zhurnal dlya polzovateley CAE-sistemoy ANSYS. Available at: http://www.ansyssolutions.ru
  28. Varzhitskiy, L. A., Kiselev, Yu. V., Sidorenko, M. K. (1988). Issledovanie spektralnoy modeli pulsatsiy davleniya v osevom kompressore dlya diagnostiki gazodinamicheskoy neustoychivosti. Vibratsionnaya prochnost i nadezhnost dvigateley i sistem letatelnyih apparatov. Kuybyshev: KUAI, 20–24.
  29. Chygryn, V. S., Suhoviy, S. I. (2012). Vibroakustyka i vibrodiagnostyka aviatsyinyh dvyguniv. Kharkiv: Nats. aerokosm. un-t «HAI», 264.
  30. Kolesinskiy, L. D., Makasheva, O. V. (2010). Opredelenie vraschayuschegosya sryiva v osevom mnogostupenchatom kompressore GTD. Polet, 3, 36–41.
  31. Kiprich, T. V., Haritonov, V. N., Dubrovin, V.I.(2008). Issledovanie metodov i modeley obnaruzheniya pompazhnyh yavleniy v sisteme avtomaticheskogo upravleniya GTD. Aviatsionno-kosmicheskaya tehnika i tehnologiya, 9, 206–210.
  32. Mohammadsadegi, F. (2014). Modelirovanie sryvnyh i neustoychivyh rezhimov rabotyi stupeni osevogo kompressora dlya diagnostiki ego predpompazhnogo sostoyaniya. Vestnik dvigatelestroeniya. Nauchno-tehnicheskiy zhurnal. 2, 80–83.
  33. Mihaylov, A. L., Posadova, O. L. (2008). Diagnostika avtokolebaniy rabochego kolesa kompressora malorazmernogo GTD. Kontrol. Diagnostika, 7, 47–50.
  34. Shorin, V. P., Shahmatov, E. V., Gimadiev, A. G. et. al (2007). Akusticheskie metodyi i sredstva izmereniya pulsatsiy davleniya. Samara: SGAU, 132.
  35. Bolshakov,I.A., Rakoshits, V. S. (1978). Prikladnaya teoriya sluchaynyih potokov. Moscow: Sov. radio, 248.
  36. Bardin, B. V. (2011). Bystryi algoritm mediannoy filtratsii. Nauchnoe priborostroenie, 21 (3), 135–139.
  37. Burau, N. I., Yatsko, L. L., Pavlovskiy, O. M., Sopilka, Yu. V. (2012). Metody tsifrovoy obrobky sygnaliv dlya vibratsiynoy diagnostyky dvyguniv. Kyiv: NAU, 152.
  38. Ayficher, E. S., Dzhervis, B. U. (2008). Tsifrovaya obrabotka signalov: prakticheskiy podhod. Moscow: Izdatelskiy dom «Vilyams», 992.

##submission.downloads##

Опубліковано

2015-12-25

Як цитувати

Чигрин, В. С., Епифанов, С. В., & Мохаммадсадеги, Ф. (2015). Дослідження методів виявлення нестійких режимів роботи осьових компресорів з використанням аналізу вібрацій. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 6(7(78), 23–34. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2015.56245

Номер

Том 6 № 7(78) (2015): Прикладна механіка

Розділ

Прикладна механіка

Ліцензія

Авторське право (c) 2015 Валентин Семенович Чигрин, Сергей Валерьевич Епифанов, Фаррох Мохаммадсадеги

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.