Динамика потока в радиально-кольцевой полости турбомашин
Автор: Кишкин А.А., Шевченко Ю.Н.
Журнал: Сибирский аэрокосмический журнал @vestnik-sibsau
Рубрика: Авиационная и ракетно-космическая техника
Статья в выпуске: 3 т.21, 2020 года.
Бесплатный доступ
В работе рассмотрена задача моделирования вращательного течения в радиально-кольцевой полости турбомашин с неподвижными стенками. Данный расчетный случай соответствует граничным условиям подводящего канала для радиальной центростремительной турбины. В представленной модели поток условно разделен на радиальное и окружное движение. Радиальная составляющая скорости определяется массовым расходом из уравнения неразрывности, окружная составляющая формируется тангенциальным канальным подводом. Основным уравнением при интегрировании является уравнение изменения количества движения для потока в форме уравнения Эйлера. В случае окружной составляющей скорости используется закон изменения момента количества движения при допущении потенциальности потока и постоянства момента количества движения в пределах шага интегрирования. В результате преобразований уравнений количества движения получены дифференциальные уравнения для радиальной и окружной составляющих скорости, а также для статического давления, представляющие определенную систему трех уравнений с тремя неизвестными. Система уравнений позволяет вести интегрирование при известных граничных условиях на входе, в результате интегрирования возможно получить поле распределений скоростей и давлений по радиусу радиально-кольцевой полости. Результаты исследования могут быть использованы при моделировании окружных и радиальных усилий на ротор (рабочее колесо) турбомашин.
Радиально-кольцевая полость, турбомашина, динамика потока, уравнения неразрывности, уравнения эйлера, граничные условия, рабочее колесо
Короткий адрес: https://sciup.org/148321986
IDR: 148321986 | DOI: 10.31772/2587-6066-2020-21-3-377-381
Список литературы Динамика потока в радиально-кольцевой полости турбомашин
- Bader P., Pschernig M., Sanz W. et al. Experimental investigation of boundary layer relaminarization in accelerated flow. Journal of Fluids Engineering, Transactions of the ASME. 2018, Vol. 140, Iss. 8, P. 081201.
- Ju G., Li J., Li K. A novel variational method for 3D viscous flow in flow channel of turbomachines based on differential geometry. Applicable Analysis. 2020, Vol. 99, Iss. 13, P. 2322-2338.
- Takizawa K., Tezduyar T. E., Hattori H. Computational analysis of flow-driven string dynamics in turbo-machinery. Computers and Fluids. 2017, Vol. 142, P. 109-117.
- Morgese G., Fornarelli F., Oresta P. et al. Fast design procedure for turboexpanders in pressure energy recovery applications. Energies. 2020. Vol. 13, Issue 14. P. 3669.
- Agromayor R., Müller B., Nord L.O. One-dimensional annular diffuser model for preliminary tur-bomachinery design. International Journal of Turbo-machinery, Propulsion and Power. 2019, Vol. 4, Iss. 3. DOI: 10.3390/ijtpp4030031.
- Gregory-Smith D. G., Crossland S. C. Prediction of turbomachinery flow physics from CFD: review of recent computations of APPACET test cases. Task quarterly. 2001, No. 5 (4), P. 407-432.
- Potashev A. V., Potasheva E. V. [Design of impellers of turbomachines based on the solution of inverse boundary value problems]. Uchenyye zapiski Kazanskogo universiteta. Seriya Fiziko-matematicheskiye nauki. 2015, No. 157 (1), P. 128-140 (In Russ.).
- Chang H., Zhu F., Jin D., Gui X. Effect of blade sweep on inlet flow in axial compressor cascades. Chinese Journal of Aeronautics. 2015, Vol. 28, No. 1, P. 103-111.
- Xu H., Chang H., Jin D., Gui X. Blade bowing effects on radial equilibrium of inlet flow in axial compressor cascades. Chinese Journal of Aeronautics. 2017, No. 30(5), P. 1651-1659.
- Kudryavtsev I. A., Laskin A. S. [Aerodynamic improvement of the input devices of high-pressure cylinders of powerful steam turbines on the basis of numerical modeling]. Nauchno-tekhnicheskiye vedomosti SPbPU. Yestestvennyye i inzhenernyye nauki. 2016, No. 1 (238), P. 7-18 (In Russ.).
- Krivosheev I. A., Osipov E. V. [Using experimental methods to improve the characteristics of the gas path of turbines of GTE]. Vestnik Ufimskogo gosudarstven-nogo aviatsionnogo tekhnicheskogo universiteta. 2010, No. 14 (3 (38)), P. 3-15 (In Russ.).
- Zhuikov D. A., Kishkin A. A., Zuev A. A. [Calculation of axial force during flow in end slots of turbomachines]. Izvestiya vysshikh uchebnykh zavedeniy. Severo-Kavkazskiy region. Tekhnicheskiye nauki. 2013, No. 1 (170), P. 24-27 (In Russ.).
- Smirnov P. N., Kishkin A. A., Zhuikov D. A. [Computational modeling of flow in the cavity of a disk pump]. Vestnik SibGAU. 2011, No. 4 (37), P. 196-201 (In Russ.).
- Zuev A. A., Nazarov V. P., Arngold A. A. et al. [Disk friction in determining the power balance of turbopump units of liquid-propellant rocket engines]. Vestnik Permskogo natsional'nogo issledovatel'skogo politekhnicheskogo universiteta. Aerokosmicheskaya tekhnika. 2019, No. 57, P. 17-31 (In Russ.).
- Smirnov P. N., Kishkin A. A., Zhuikov D. A. et al. [Moment of resistance of a disk rotating in a stream swirling according to the law of a rigid body]. Izvestiya vysshikh uchebnykh zavedeniy. Severo-Kavkazskiy region. Tekhnicheskiye nauki. 2012, No. 2, P. 36-41 (In Russ.).
