Просмотр информации о документе
Название:
Аеродинамічна оптимізація напрямних решіток осьових турбін
Коллекция:
Авторефераты » Кандидатские
Авторы:
Кафедра:
Издатель:
Год публикации:
ISBN/ISSN:
Вид документа:
автореферат
Язык документа:
украинский
Добавлен в архив:
07.07.2013
Сводная информация по документу:
Аеродинамічна оптимізація напрямних решіток осьових турбін [Текст] / Бурлака М.В. // Авторефераты : Кандидатские - , 2010.
Постоянная ссылка:
Короткая ссылка на файл:
Аннотация:

Дисертацію присвячено обґрунтуванню вірогідного і ефективного алгоритму аеродинамічної оптимізації складного тангенціального навалу напрямних кільцевих решіток осьових турбін з використанням методів обчислювальної гідродинаміки та контролем витрати робочого тіла при оптимізації. Розроблені дві параметричні моделі решітки осьової турбіни з прямолінійною центральною ділянкою та без неї. Розроблена програма TOpGrid для побудови параметричних тривимірних розрахункових сіток з можливістю їх збереження в універсальний формат CGNS. Визначені параметри сітки та CFD-методу, які забезпечують найкращий збіг з відповідним експериментом. Визначений вплив простого та складного тангенціального навалу на структуру тривимірної течії, коефіцієнт інтегральних витрат та витрату робочого тіла в кільцевих напрямних решітках осьових турбін. Показано, що шляхом застосування складного тангенціального навалу, можна зменшити інтегральні витрати кільцевої напрямної решітки осьової турбіни. Доведена коректність проведення оптимізації ізольованих кільцевих напрямних решіток осьових турбін. Проведені дослідження ефективності розробленого алгоритму з використанням двох параметричних моделей лопатки при різних відношеннях горла решітки до висоти лопатки зі збереженням витрати робочого тіла через решітку. Наведено аналіз причин підвищення аеродинамічної ефективності турбінних решіток з точки зору фізики аеродинамічних явищ.

Диссертация посвящена обоснованию достоверного и эффективного, алгоритма аэродинамической оптимизации сложного тангенциального навала направляющих кольцевых решеток осевых турбин с использованием методов вычислительной аэродинамики и контролем расхода рабочего тела при оптимизации. Разработаны две параметрические модели решетки осевой турбины с прямолинейным центральным участком и без нее. Обе параметрические модели имеют достаточно высокую гибкость при трех варьируемых параметрах, в том числе с параметром, позволяющим контролировать расход рабочего тела. При этом два параметра однозначно определяют форму сложного тангенциального навала турбинной лопатки, а третий параметр определяет изменение угла установки профиля лопатки для сохранения расхода через решетку при ее оптимизации. Разработана программа TOpGrid для построения параметрических трехмерных расчетных сеток с возможностью их сохранения в универсальный формат CGNS. Отличительной особенностью этой программы является быстрое построение качественных расчетных сеток в межлопаточных каналах турбинной решетки с минимальным требуемым количеством ручных манипуляций и возможность использовать полученные сетки на различных платформах и CFD-решателях. С использованием программы TOpGrid и методов вычислительной аэродинамики путем проведения соответствующих CFD расчетов определены параметры сетки и CFD метода, которые обеспечивают наилучшее совпадение с соответствующим экспериментом, что гарантирует высокую степень достоверности результатов численных расчетов течения в решетках осевых турбин при их оптимизации. Определено влияние простого и сложного тангенциального навалов на структуру потока в турбинной решетке из-за появления градиента давления, направленного вдоль высоты лопатки. Показано, что, управляя указанным градиентом давления путем применения сложного тангенциального навала, можно уменьшить интегральные потери кольцевой направляющей решетки осевой турбины. Однако без использования функционального ограничения на расход в такой решетке происходит увеличение расхода рабочего тела, что приводит к несопоставимости исходной и оптимизированной решеток. Этим обоснована необходимость использования ограничения на расход при оптимизации турбинных решеток. Доказана корректность проведения оптимизации изолированных кольцевых направляющих решеток осевых турбин. Оптимизация изолированных кольцевых направляющих решеток позволит существенно уменьшить ресурсоемкость численных расчетов и упростить анализ результатов. Проведены исследования эффективности разработанного алгоритма с использованием двух параметрических моделей лопатки при разных отношениях горла решетки к высоте лопатки с сохранением расхода рабочего тела через решетку, которые показали, что, в зависимости от отношения горла решетки к ее высоте, выигрыш от оптимизации сложного тангенциального навала кольцевой направляющей турбинной решетки ТС-1А существенно отличается. А именно, при значении 0,44 характерного отношения выигрыш максимальный и равен в относительной величине 6,125 %, при изменении характерного отношения выигрыш уменьшается до нуля при значении характерного отношения 0,16. Кроме этого показано, что искривление лопатки по всей высоте лучше применять при больших значениях отношения горла к высоте, а при меньших лучше применять искривление с прямолинейным центральным участком. Показано, что в полученных оптимальных турбинных решетках линия отрыва канального вихря под действием градиента давления, возникающего при использовании сложного тангенциального навала лопатки, смещается в направлении ядра потока, что в свою очередь приводит к увеличению областей с минимальными потерями и в целом приводит к уменьшению интегрального коэффициента потерь решетки. Оптимизация по разработанному алгоритму сложного тангенциального навала лопатки позволяет находить оптимальное положение линии отрыва канального вихря с сохранением расхода рабочего тела, что в конечном итоге позволит получить кольцевую направляющую решетку осевой турбины большей аэродинамической эффективности.

The dissertation is devoted creation of correct, effective authentic algorithm of guide blade rim complex tangential lean aerodynamic optimization with use of CFD and control of a working body massflow by optimization. Two parametrical models of the axial turbine blade with a rectilinear central site and without it are developed. The algorithm and the program of parametrical threedimensional settlement grids construction with possibility of their saving in a CFD general notation system (CGNS) is developed. Parameters of a grid, turbulence model, and settlement schemes of CFD calculation providing good coincidence to physical experiment are defined. Influence simple and difficult tangential навала on structure of a three-dimensional flow, factor of integrated losses and the expense of a working body in guide blade rim ТС-1А of the axial turbine is defined. It is shown that by application complex tangential lean, it is possible to reduce integrated losses of guide blade rim ТС-1А. The correctness of optimization carrying out of the isolated guide blade rim of the axial turbine in comparison with its optimization as a part of a step is proved. Approbation of the developed algorithm with use of two parametrical models of a shovel is spent at different relations of a throat of a blade rim to its height with preservation, with the set accuracy, the massflow through it. The analysis of the aerodynamic efficiency increa1sing reasons of axial turbines blade rim from the point of view of the aerodynamic phenomena physics is resulted.


© 2017 — Разработано лабораторией информационно-поисковых систем НТУ "ХПИ"