ПРОЕКТИРОВАНИЕ НЕПОДВИЖНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ СТУПЕНИ ЦЕНТРОБЕЖНОГО КОМПРЕССОРА С УЛУЧШЕННЫМИ ГАЗОДИНАМИЧЕСКИМИ ХАРАКТЕРИСТИКАМИ

Газодинамические характеристики элементов проточной части, в том числе лопаточных диффузоров и обратно-направляющих аппаратов, определяют газодинамическую характеристику центробежного компрессора в целом и такие экономические показатели его работы, как коэффициент полезного действия и ширина зоны экономичной работы. Улучшение газодинамической характеристики компрессора связано с увеличением хотя бы одного из этих показателей. Одним из способов улучшения характеристик центробежных компрессоров является разработка методов проектирования межлопаточных каналов диффузоров и обратно-направляющих аппаратов, которые основаны на управлении отрывом потока, в частности, на обеспечении безотрывного состояния пограничного слоя. Данный подход позволяет в принципе добиться низкого сопротивления течению газа, что подтверждено в ряде работ. Прежде всего, это работы Стрэтфорда [1,2], в которых удалось реализовать устойчивое течение в плоском предотрывном турбулентном пограничном слое с напряжением поверхностного трения близким к нулю. Затем в ЦАГИ им. Н. Е. Жуковского были выполнены А. С. Гиневским и Л. А. Бычковой работы [3,4], в которых показана более высокая эффективность осесимметричных предотрывных диффузоров круглого и квадратного сечений по сравнению с обычными диффузорами с прямыми стенками. Эффективность применения данного подхода для проектирования безлопаточных диффузоров центробежных компрессоров подтверждается в работе[5]. Позитивные результаты были получены при использовании такого подхода при проектировании лопаточных диффузоров[6]. ,Очевидно, перспективным является также создание метода проектирования лопаточной решетки обратно-направляющих аппаратов, основанного на управлении отрывом потока[7].

Система уравнений неразрывности и момента импульса для вязкого сжимаемого газа для установившегося, адиабатного, безотрывного течения газа в неподвижной лопаточной решетке после преобразований имеет вид

Для определения геометрических параметров межлопаточных каналов решается обратная задача газодинамики для задаваемого распределения скорости потока вдоль одной из поверхностей лопатки [8].

Данная система уравнений позволяет численным методом определить значения среднерасходной приведенной скорости потока. Необходимые для решения указанной системы уравнений данные о характере изменения давления или скорости по шагу межлопаточного канала принимаются на основе результатов экспериментальных исследований. Для выполнения расчетов необходимо задавать дополнительные условия. Например, задается форма меридионального контура диффузора или обратно-направляющего аппарата, в частности (рис.1), и задается.

В этом случае система уравнений (2) приводиться к трансцендентному уравнению

Неподвижные элементы ступени центробежного компрессора, которые спроектированы с помощью предлагаемых методов, обеспечивают повышение экономичности машин.

Труды XIII международной научно-технической конференции по компрессоростроению. Сумы 2004