Математическое и экспериментальное моделирование режимов работы центробежной турбомашины c коаксиальным расположением рабочих колес

Скачать

С. В. Подболотов, А. Д. Кольга

Подболотов С. В., Кольга А. Д. Математическое и экспериментальное моделирование режимов работы центробежной турбомашины c коаксиальным расположением рабочих колес // Известия УГГУ. 2018. Вып. 1(49). С. 80–84. DOI 10.21440/2307-2091-2018-1-80-84

УДК 621.221

DOI 10.21440/2307-2091-2018-1-80-84

Актуальность работы обусловлена возможностью расширения диапазона эффективной работы турбомашины за счет изменения схемы движения потока текучего от ступени к ступени.

Цель работы: установление рациональных режимов работы турбомашин с коаксиально установленными рабочими колесами.

Методология исследования: использован системный подход, включающий анализ результатов математического моделирования и экспериментальных исследований.

Результаты. Проведен анализ влияния режимов работы (направления вращения рабочих колес и значение их окружных скоростей вращения) на давление, развиваемое турбомашиной. При исследовании анализировались два варианта работы установки: вращение колес в одном направлении; вращение колес во встречном (противоположном) направлении. Проведенные теоретические исследования основывались на общеизвестной теории Эйлера с использованием необходимых допущений: осреднение по сечению всех параметров потока; движение в рабочих колесах принималось одномерным и осесимметричным; рабочие колеса имеют бесконечное число бесконечно тонких лопастей; поток текучего не обладает вязкостью, влияние сил трения отсутствует. На специально спроектированном аэродинамическом стенде экспериментально получены аэродинамические характеристики цен-
тробежной турбомашины с коаксиальным расположением рабочих колес. Представлены напорно-расходные характеристики, полученные теоретически и экспериментально.

Заключение. Использование коаксиально расположенных рабочих колес способствует повышению развиваемого давления и позволяет расширить диапазон эффективной работы центробежных турбомашин. Наиболее рациональным режимом работы коаксиально установленных рабочих колес является режим встречного вращения. Повышение давления, развиваемого турбомашиной при работе в данном режиме, обосновывается теоретически и подтверждается экспериментально. Достаточная сходимость проведенных математических и экспериментальных исследований говорит о достоверности полученных результатов.

Ключевые слова: центробежная турбомашина; коаксиальное расположение; напорно-расходная характеристика; энергообмен; режим работы; стенд.

 

ЛИТЕРАТУРА

1. Лобанов И. Е. Математическое моделирование интенсифицированного теплообмена при турбулентном течении в продольно омываемых пучках труб с поперечными кольцевыми канавками с применением компаундной трехслойной модели турбулентного пограничного слоя // Вестник МГТУ им. Г. И. Носова. 2016. № 1. С. 109–115.
2. Макаров В. Н., Горбунов С. А., Корнилова Т. А.. Перспективное направление повышения эффективности вентиляторов местного проветривания // Изв. вузов. Горный журнал. 2013. № 6. С. 124–129.
3. Галеркин Ю. Б., Рекстин А. Ф., Солдатова К. В., Дроздов А. А. Радиальные и осерадиальные рабочие колеса центробежных компрессоров – преимущества, недостатки, область применения // Компрессорная техника и пневматика. 2015. № 7. С. 23–32.
4. Ломакин А. А., Горгиджанян С. А. Исследование и отработка ступени питательного насоса сверхвысокого давления к турбоустановке К-300-240-ЛМЗ // Труды ЛПИ. 1961. № 215. С. 142–158.
5. Кольга М. А., Вдовин К. Н., Кольга А. Д. Центробежная машина для транспортирования текучего: Пат. 77917. Рос. Федерация. № 2008121557/22; опубл. 27.05.08.
6. Подболотов С. В., Кольга А. Д. Центробежный насос со ступенчатым расположением рабочих колес // Актуальные проблемы повышения эффективности и безопасности эксплуатации горношахтного и нефтепромыслового оборудования // Горная электромеханика: материалы II Междунар. науч.-прак. конф. Пермь: Издво ПНИПУ, 2015. Т. 1. С. 57–62.
7. Соколов Ю.Н. Об осевых машинах со встречным вращением рабочих колес // Изв. ТПУ им. С. М. Кирова. 1955. Т. 80. С. 67–81.
8. Жумахов И. М. Насосы, вентиляторы и компрессоры. М.: Углетехиздат, 1958. 619 с.
9. Ломакин А. А. Центробежные и осевые насосы. Л.: Машиностроение, 1966. 365 с.
10. Ковалевская В. И., Бабак Г. А., Пак В. В. Шахтные центробежные вентиляторы. М.: Недра, 1976. 320 с.
11. Лойцянский Л. Г. Механика жидкости и газа. М.: ГИТТЛ, 1950. 678 с.
12. Подболотов С. В., Кольга А. Д. Гидравлические потери в элементах турбомашин // Добыча, обработка и применение природного камня: сб. науч. тр. / под ред. Г. Д. Першина. Магнитогорск:
Изд-во МГТУ им. Г. И. Носова, 2016. Вып. 16. С. 134–138.
13. Urmila B., Subba Rayudu D. Optimum space vector PWM algorithm for three-level inverter // ARPN Journal of Engineering and Applied Sciences.2011. Vol. 6, № 9. Р. 24–36.
14. Черный С. Г., Чирков Д. В., Лапин В. Н. и др. Численное моделирование течений в турбомашинах. Новосибирск: Наука, 2006. 202 с.
15. Жарковский А. А. Исследование влияния основных параметров на характеристики центробежных насосов низкой и средней быстроходности // Современное состояние и перспективы развития гидромашиностроения в XXI веке: труды МНТК. СПБ: Изд-во СПбГПУ, 2003. С. 92–93.

Лицензия Creative Commons
Все статьи, размещенные на сайте, доступны по лицензии Creative Commons «Attribution» («Атрибуция») 4.0 Всемирная