ТЕХНІЧНА МЕХАНІКА
ISSN 1561-9184 (друкована версія), ISSN 2616-6380 (електронна версія)

ГОЛОВНА    ПРО ЖУРНАЛ    РЕДКОЛЕГІЯ    АВТОРАМ    ПОТОЧНИЙ ВИПУСК    АРХІВ    КОНТАКТИ

УДК 533.697:621.51

Технічна механіка, 2022, 2, 17- 24

ОСОБЛИВОСТІ ВАРІЮВАННЯ ПРОСТОРОВОЇ ФОРМИ ЛОПАТОК ПРИ АЕРОДИНАМІЧНОМУ ВДОСКОНАЛЕННІ КОМПРЕСОРІВ АВІАЦІЙНИХ ГАЗОТУРБІННИХ ДВИГУНІВ

DOI: https://doi.org/10.15407/itm2022.02.017

Кваша Ю. А., Зіневич Н. А., Петрушенко Н. В.

Кваша Ю. А.
Інститут технічної механіки Національної академії наук України і Державного космічного агентства України,
Україна

Зіневич Н. А.
Інститут технічної механіки Національної академії наук України і Державного космічного агентства України,
Україна

Петрушенко Н. В.
Інститут технічної механіки Національної академії наук України і Державного космічного агентства України,
Україна

      Робота присвячена розвитку методик аеродинамічного вдосконалення лопаткових вінців осьових компресорів газотурбінних двигунів. Мета роботи – порівняння ефективності застосування двох способів варіювання форми лопаток робочих коліс при аеродинамічному вдосконаленні двоступінчастого вентилятора авіаційного газотурбінного двигуна. Перший спосіб полягає в зміні тільки кутів установки профілів по висоті лопатки, а другий – в зміні кутів установки і геометричних параметрів профілів лопатки. До особливостей використаного підходу до вирішення вказаного завдання можна віднести: формулювання критеріїв якості як середньоінтегральних значень енергетичних характеристик кожного робочого колеса даного вентилятора в робочому діапазоні зміни витрати повітря через колесо; пошук раціональних значень параметрів лопаток робочих коліс шляхом перегляду області незалежних змінних в точках, що належать рівномірно розподіленій послідовності невеликої довжини. Як основний інструмент дослідження застосовується метод чисельного моделювання просторових турбулентних течій газу у міжлопаткових каналах компресорних ступенів на основі повних усереднених рівнянь Нав’є–Стокса, розроблений в Інституті технічної механіки Національної академії наук України і Державного космічного агентства України. На основі результатів багатопараметричних розрахунків просторових турбулентних газових течій показано, що на початковому етапі аеродинамічного вдосконалення лопаткових вінців компресорів більш ефективним є варіювання тільки кутів установки профілів лопатки, однак при збільшенні числа елементів використовуваної рівномірно розподіленої послідовності точок в області змінних збільшується можливість знаходження такої точки, в якій істотно покращуються аеродинамічні характеристики профілів лопатки. Отримані результати передбачається використовувати при аеродинамічному вдосконаленні лопаткових вінців компресорів газотурбінних двигунів.
     

аеродинамічне вдосконалення, варіювання форми лопатки, чисельне моделювання, енергетичні характеристики

1. Ashihara K., Goto A. Turbomachinery blade design using 3-D inverse design method, CFD and optimization algorithm. Proc. of ASME TURBO EXPO 2001. (New Orleans, Louisiana, USA, June 4–7, 2001). New Orleans (USA), 2001. 9 p. https://doi.org/10.1115/2001-GT-0358

2. Крайко А. А. Разработка эффективных прямых методов в задачах построения оптимальных аэродинамических форм. Модели и методы аэродинамики. Девятая международная школа-семинар: сб. докладов и тезисов. (Евпатория, Украина, 4–13 июня, 2009). М.: МЦНМО, 2009. С. 109–110.

3. Соболь И. М., Статников Р. Б. Выбор оптимальных параметров в задачах со многими критериями. М.: Наука, 1981. 110 с.

4. Rongye Zheng, Jianhua Xiang, Jinju Sun. Blade geometry optimization for axial flow compressor. Proc. of ASME TURBO EXPO 2010. (Glasgow, UK, June 14–18, 2010). Glasgow (UK), 2010. 12 p.

5. Xu C., Amano R. S. A turbine airfoil aerodynamic design process. Proc. of ASME TURBO EXPO 2001. (New Orleans, Louisiana, USA, June 4–7, 2001). New Orleans (USA), 2001. 10 p.

6. Мелашич С. В. Способ параметрического описания профилей компрессорных решеток. Техническая механика. 2012. № 2. С. 77–82.

7. Jinxin Cheng, Zhaohui Dong, Shengfeng Zhao, Hang Xiang. Research on Aerodynamic Optimization Method of Multistage Axial Compressor under Multiple Working Conditions Based on Phased Parameterization Strategy. Mathematical Problems in Engineering. 2021. URL: https://www.hindawi.com/journals/mpe/2021/5518507/ (Last accessed: 19.05.2022). https://doi.org/10.1155/2021/5518507

8. Schnoes M., Vo? C., Nicke E. Design optimization of a multi-stage axial compressor using throughflow and a database of optimal airfoils. J. Glob. Power Propuls. Soc. 2018. Vol. 2. P. 516–528. https://doi.org/10.22261/JGPPS.W5N91I

9. Шелковский М. Ю. Аэродинамическое совершенствование осевого десятиступенчатого компрессора стационарного ГТД. Авиационно-космическая техника и технология. 2014. № 9. С. 27–32.

10. Матвеев В. Н., Батурин О. В., Попов Г. М. Улучшение характеристик многоступенчатого компрессора за счет использования методов оптимизации. Авиационно-космическая техника и технология. 2013. № 8. С. 103–107.

11. Кваша Ю. О., Зіневич Н. А. Аеродинамічне вдосконалення вентилятора авіаційного газотурбінного двигуна. Технічна механіка. 2021. № 3. С. 23–29. https://doi.org/10.15407/itm2021.03.023

12. Кваша Ю. А., Зиневич Н. А. Аэродинамическая оптимизация пространственной формы лопатки рабочего колеса сверхзвуковой компрессорной ступени. Техническая механика. 2016. № 3. С. 35–42.

Copyright (©) 2022 Кваша Ю. А., Зіневич Н. А., Петрушенко Н. В.

Copyright © 2014-2022 Технічна механіка