Доступ открыт Открытый доступ  Доступ закрыт Только для подписчиков

Исследование погрешности моделирования вязкого трехмерного турбулентного потока в проточной части двухзвенных ступеней с осерадиальным рабочим колесом центробежного компрессора

Полный текст:


Аннотация

В статье обобщены результаты исследования, в рамках которого были осуществлены численное моделирование трехмерного вязкого турбулентного потока в проточной части двухзвенных высоконапорных ступеней с осерадиальными рабочими колесами центробежного компрессора и сопоставление полученных результатов с данными экспериментальных исследований. Целью исследования было определение количественных и качественных показателей погрешности расчетов.

Объектами исследования стали 12 высоконапорных модельных ступеней с коэффициентом теоретического напора 0,72 и 0,90 и коэффициентом расхода в диапазоне 0,064–0,10. Моделирование выполнялось с использованием модели турбулентности SST методами вычислительной газодинамики в программной среде ANSYS CFX.

В ходе исследования по результатам моделирования были определены такие газодинамические характеристики, как коэффициент внутреннего и теоретического напора, а также политропный коэффициент полезного действия и напора, рассчитанные по полным параметрам.

Проведено сравнение газодинамических характеристик, полученных в ходе экспериментов, с результатами численного моделирования. Изучено влияние на погрешность моделирования коэффициента теоретического напора, условного коэффициента расхода и диффузорности потока. Оценен уровень относительной погрешности моделирования в зоне экономичной работы и на расчетном режиме, оказавшийся в обоих случаях примерно одинаковым, несмотря на рост средней погрешности при увеличении расходности ступени. На основании полученных результатов сделан вывод о возможности учета погрешности моделирования, осуществленного методами вычислительной гидрогазодинамики, при проектировании перспективных ступеней. 


Об авторах

А. М. Данилишин
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого»
Россия
Санкт-Петербург


А. А. Аксенов
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого»
Россия
Санкт-Петербург


Ю. В. Кожухов
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого»
Россия
Санкт-Петербург


А. М. Симонов
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого»
Россия
Санкт-Петербург


Список литературы

1. Юн В.К. Центробежный компрессор смешанного хладагента для предприятий сжижения природного газа // Химическая техника. 2017. № 9 [Электронный источник]. Режим доступа: http://chemtech.ru/centrobezhnyj-kompressor-smeshannogo-hladagenta-dlja-predprijatij-szhizhenijaprirodnogo-gaza/ (дата обращения: 12.03.2019).

2. Юн В.К. Использование передовых технологий для повышения экономической эффективности центробежного компрессора // Газовая промышленность. 2014. № 9 (711). С. 68–71.

3. Галеркин Ю.Б., Кожухов Ю.В. Теория турбомашин. Основы теории турбокомпрессоров: Учеб. пособие. СПб.: Изд-во Политехн. ун-та, 2013. 244 с.

4. Саламе С.И. Расчет потерь в центробежных компрессорных ступенях с осерадиальными полуоткрытыми рабочими колесами на основе математического моделирования: автореф. дис. … канд. техн. наук. Л.: Изд-во Ленинградского политехнического института, 1982.

5. Wilcox D.C. Turbulence Modeling for CFD. 3rd edition. La Canada, DCW Industries, Inc., 2006. 522 p.

6. Гарбарук А.В., Стрелец М.Х., Травин А.К., Шур М.Л. Современные подходы к моделированию турбулентности: Учеб. пособие. СПб.: Изд-во Политехн. ун-та, 2016. 234 с.

7. Elfert M., Weber A., Wittrock D., et al. Experimental and Numerical Verification of an Optimization of a Fast Rotating High Performance Radial Compressor Impeller // Journal of Turbomachinery. 2017. Vol. 139. Iss. 10. DOI: 10.1115/1.4036357

8. ASME V V 20-2009. Standard for Verification and Validation in Computational Fluid Dynamics and Heat Transfer. ASME, 2009. 100 p.

9. Aksenov A.A., Danilishin A.M., Kozhukhov Y.V., Simonov A.M. Numerical Simulation of Gas-Dynamic Characteristics of the Semi-Open 3D Impellers of the Two-Element Centrifugal Compressors Stages. In: AIP Conference Proceedings. 2007 [Электронный источник]. Режим доступа: https://aip.scitation.org/doi/abs/10.1063/1.5051886 (дата обращения: 12.03.2019).

10. Симонов А.М. Исследование эффективности и оптимальное проектирование высоконапорных центробежных компрессорных ступеней // Труды научной школы компрессоростроения СПбГПУ / Под ред. проф. Ю.Б. Галеркина. СПб.: Изд-во СПбГПУ, 2010. С. 164–188.

11. Галеркин Ю.Б., Рекстин Ф.С. Методы исследования центробежных компрессорных машин. М.: Машиностроение, 1969. 304 с.


Дополнительные файлы

Для цитирования: Данилишин А.М., Аксенов А.А., Кожухов Ю.В., Симонов А.М. Исследование погрешности моделирования вязкого трехмерного турбулентного потока в проточной части двухзвенных ступеней с осерадиальным рабочим колесом центробежного компрессора. Территория «НЕФТЕГАЗ». 2019;(3):44-55.

For citation: Danilishin A.M., Aksenov A.A., Kozhukhov Y.V., Simonov A.M. Investigation of Inaccuracy of the Three-Dimensional Viscous Turbulent Flow Modeling in the Flow Path of the Two-Element Centrifugal Compressor Stage. Territorija “NEFTEGAS” [Oil and Gas Territory]. 2019;(3):44-55. (In Russ.)

Просмотров: 29

Обратные ссылки

  • Обратные ссылки не определены.


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 2072-2745 (Print)
ISSN 2072-2761 (Online)