Верификация расчётной модели трансзвуковой ступени для решения задач учёта влияния эрозионного износа на работу осевого компрессора

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Представлены результаты одного из этапов создания модели оценки и прогнозирования изменений рабочих характеристик осевого компрессора вследствие эрозионного износа, связанного с построением и верификацией численной модели трансзвуковой компрессорной ступени для обоснования возможности её применения при расчёте различных степеней эрозионного износа лопаток. Отмечены основные подходы к моделированию турбулентных течений, их области применения и основные особенности, связанные с качеством моделирования трёхмерных потоков в проточной части турбомашин. Описаны параметры и настройки расчётной модели, для которой представлено сравнение результатов расчёта с экспериментальными данными, а также с результатами других исследователей. Показана точность модели при расчёте интегральных характеристик ступени и качество моделирования локальных процессов. Отмечены возможности доработки модели с целью повышения качества результатов.

Об авторах

В. Л. Блинов

Уральский федеральный университет

Автор, ответственный за переписку.
Email: v.l.blinov@urfu.ru

кандидат технических наук, доцент кафедры «Турбины и двигатели»

Россия

И. С. Зубков

Уральский федеральный университет

Email: lamqtada@gmail.com

магистрант кафедры «Турбины и двигатели»

Россия

Список литературы

  1. Гарбарук А.В., Стрелец М.Х., Шур М.Л. Моделирование турбулентности в расчётах сложных течений: учебное пособие. Санкт-Петербург: Изд-во Политехнического ун-та, 2012. 88 с.
  2. Reynolds O. On the dynamical theory of incompressible viscous fluids and the determination of the criterion // Phylosophical Transactions of the Royal Society. 1895. P. 123-164.
  3. Cumpsty N.A. Some lessons learned // Journal of Turbomachinery. 2010. V. 132, Iss. 4. doi: 10.1115/1.4001222
  4. Versteeg H., Malalasekera W. An introduction to computational fluid dynamics: the finite volume method. New York: Longman Scientific & Technical, 1996. 257 p.
  5. Wilcox D.C. Turbulence modeling for CFD. California: Griffin Printing, 1993. 536 p.
  6. Лапин Ю.В., Поспелов В.А. Турбулентный пограничный слой на плоской пластине // Теплофизика высоких температур. 1995. Т. 33, № 3. C. 422-429.
  7. Гарбарук А.В., Лапин Ю.В., Стрелец М.Х. Простая алгебраическая модель турбулентности для расчёта турбулентного пограничного слоя с положительным перепадом давления // Теплофизика высоких температур. 1999. Т. 37, № 1. С. 87-91.
  8. Лабусов А.Н., Лапин Ю.В. Четырёхпараметрическая двуслойная алгебраическая модель переходного пограничного слоя на плоской пластине // Теплофизика высоких температур. 1996. Т. 34, № 6. С. 942-948.
  9. Cebeci T., Smith A.M.O. Analysis of turbulent boundary layers. N.Y.: Academic Press, 1974. 422 p.
  10. Гуляев А.Н., Козлов В.Е., Секундов А.Н. К созданию универсальной однопараметрической модели для турбулентной вязкости // Известия РАН. Механика жидкости и газа. 1993. № 4. С. 69-81.
  11. Spalart P.R., Allmaras S.R. One-equation turbulence model for aerodynamic flows // Proceedings of the 30th Aerospace Sciences Meeting and Exhibit (January, 06-09, 1992, Reno, NV, U.S.A). doi: 10.2514/6.1992-439
  12. Turbulence modeling resource. NASA Langley Research Center. https://turbmodels.larc.nasa.gov/
  13. CFD validation for propulsion system components / ed. by J. Dunham. AGARD Advisory Report 355. AGARD, 1998. 100 p.
  14. Pinto R.N., Afzal A., D’Souza L.V., Ansari Z., Mohammed Samee A.D. Computational fluid dynamics in turbomachinery: a review of state of art // Archives of Computational Methods in Engineering. 2016. V. 24, Iss. 3. P. 467-479. doi: 10.1007/s11831-016-9175-2
  15. Reid L., Moore R.D. Design and overall performance of four highly loaded, high-speed inlet stages for an advanced high-pressure-ratio core compressor. Lewis Research Center, 1978. 132 p.
  16. Блинов В.Л., Зубков И.С. Разработка цифровой модели лопаточного аппарата для оценки влияния дефектов на характеристики работы осевого компрессора газотурбинной установки // Компрессорная техника и пневматика. 2021. № 1. С. 18-25.
  17. Menter F.R. Two-equation eddy-viscosity turbulence models for engineering applications // AIAA Journal. 1994. V. 32, Iss. 8. P. 1598-1605. doi: 10.2514/3.12149
  18. Taylor J.V., Miller R.J. Competing 3D mechanisms in compressor flows // Proceedings of the ASME Turbo Expo 2015: Turbine Technical Conference and Exposition (June, 15-19, 2015, Montreal, Quebec, Canada). V. 2A: Turbomachinery. doi: 10.1115/GT2015-43322
  19. Suder K.L., Celestina M.L. Experimental and computational investigation of the tip clearance flow in a transonic axial compressor rotor // Journal of Turbomachinery. 1996. V. 118, Iss. 2. P. 218-229. doi: 10.1115/1.2836629
  20. Denton J.D. Lessons from rotor 37 // Journal of Thermal Science. 1997. V. 6, Iss. 1. doi: 10.1007/s11630-997-0010-9
  21. Hah C. Large eddy simulation of transonic flow field in NASA Rotor 37 // Proceedings of the 47th AIAA Aerospace Sciences Meeting including the New Horizons Forum and Aerospace Exposition (January, 05-08, 2009, Orlando, Florida). doi: 10.2514/6.2009-1061
  22. Блинов В.Л., Зубков И.С., Искорцев Е.Ю., Беляев О.В., Плишкин П.И. Особенности численного моделирования двухступенчатого осевого компрессора с дефектными лопатками // Вестник Самарского университета. Аэрокосмическая техника, технологии и машиностроение. 2021. Т. 20, № 4. С. 7-19. doi: 10.18287/2541-7533-2021-20-4-7-19
  23. Ameri A.A., Arnone A. Prediction of turbine blade passage heat transfer using a zero and a two-equation turbulence model // Proceedings of the ASME International Gas Turbine and Aeroengine Congress and Exposition (June, 13-16, 1994, The Hague, Netherlands). doi: 10.1115/94-gt-122
  24. Yamada K., Furukawa M., Inoue M., Funazaki K.I. Numerical analysis of tip leakage flow field in a transonic axial compressor rotor // Proceedings of the International Gas Turbine Congress (November, 2-7, 2003, Tokyo).
  25. Veres J.P. Axial and centrifugal compressor mean line flow analysis method // Proceedings of the 47th AIAA Aerospace Sciences Meeting Including the New Horizons Forum and Aerospace Exposition (January, 5-8, 2009, Orlando, Florida). doi: 10.2514/6.2009-1641
  26. Авиационные ГТД в наземных установках / под ред. В.В. Шашкина. М.: Машиностроение, 1984. 228 с.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML

© Вестник Самарского университета. Аэрокосмическая техника, технологии и машиностроение, 2023

Creative Commons License
Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution-ShareAlike 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».