Влияние формы меридионального обвода направляющего аппарата на характер течения в сопловой решетке
Ключевые слова:
последние ступени паровой турбины, угол раскрытия, форма меридионального обводы, вторичные течения, метод теории планирования эксперимента, оптимизационная задачаАннотация
Известно, что последние ступени мощных паровых турбин, работающие в области интенсивного изменения удельного объема, имеют разную высоту лопатки по входной и выходной кромкам. Обтекание таких решеток связано с дополнительными потерями у периферийной части решетки. Для исследования влияния формы меридионального обвода на вторичные течения использовались численные методы. Геометрические параметры направляющей решетки соответствуют второй ступени мощной паровой турбины с углом раскрытия приблизительно 450. Для упрощения исследования профиль направляющей лопатки был принят постоянным по высоте. За граничные условия приняты полное давление и полная температура на входе и статическое давление на выходе из решетки. Постановка задачи оптимизации требует серии дополнительных исследований. Для этого, помимо исходной решетки, к рассмотрению приняты еще два типа решеток с различными формами меридиональных обводов у периферийной области. Результаты расчетов показали существенное влияние формы меридионального обвода на вторичные течения. Кроме того, наблюдается повышение эффективности дополнительного варианта по сравнению с исходным. В дальнейшем данный вариант был принят как исходный для проведения задачи оптимизации. Построение формы меридионального обвода осуществлялось с помощью кривой Безье. Изменение формы кривой Безье проводилось путем варьирования координат опорных точек. Поиск оптимального решения выполнен с использованием теории планирования эксперимента и ЛПτ-поиска. В результате оптимизации получена решетка с формой меридионального обвода у периферийной части , потери которой на 7,5% в относительных величинах ниже исходного варианта. Для более детального анализа полученных результатов приведены распределение потерь по высоте направляющей решетки и линии тока в межлопаточном канале. Доказано, что оптимизация формы меридионального обвода у периферийной части решетки с использованием CFD и теории планирования эксперимента позволяет повысить эффективность изолированной турбинной решетки.
Библиографические ссылки
Kirillov, I. I. (1972) Teorija turbomashin (Theory of turbomachines). Leningrad. Machine construction.
Topunov, A. M., and B. A. Tihomirov (1979) Upravlenie potokom v teplovyh turbinah (Flow control in heat turbines). Leningrad. Machine construction.
Bojko, .A. V., Ju. N. Govorushhenko and M. V. Burlaka (2012) Primenenie vychislitel'noj ajerodinamiki k optimizacii lopatok turbomashi (Application of computational fluid dynamics to optimization of turbomachine blades). Kharkov: NTU "KhPI".
Boiko, A.V., A.P. Usatyj and V.S.Barannik (2013) Povyshenie tochnosti formal'noj makromodeli pri planirovanii jeksperimenta (Increasing of the Formal Metamodel Accuracy using Experiment Planning Theory).Power and thermal engineering processes and equipment.No. 5, Kharkov: NTU "KhPI".
Загрузки
Опубликован
Выпуск
Раздел
Лицензия
Copyright (c) 2015 А. В. Бойко, Н. Говорущенко Ю., В. С. Баранник, А. Р. Хамидулин
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).
