Preview

Известия высших учебных заведений. ПРОБЛЕМЫ ЭНЕРГЕТИКИ

Расширенный поиск

Моделирование течения в тракте комплексного воздухоочистительного устройства ГТУ

https://doi.org/10.30724/1998-9903-2021-23-4-66-83

Полный текст:

Аннотация

ЦЕЛЬ. Рассмотреть особенности работы комплексных воздухоочистительных устройств в составе газотурбинных установок. Оценить возможность учета различных эксплуатационных факторов при проведении численного моделирования работы КВОУ. Разработать рекомендации по настройке сеточной и численной моделей для проведения исследований на тему анализа работы КВОУ и оценки технического состояния элементов в составе тракта устройства.

МЕТОДЫ. При проведении исследования основными являлись методы вычислительной гидрогазодинамики (CFD), реализуемые с применением CAE-систем.

РЕЗУЛЬТАТЫ. В ходе выполнения работы были выработаны рекомендации по настройке расчетной модели: параметры сеточной модели, выбор величины шероховатости, выбор способа учета гидравлического сопротивления элементов тракта и некоторые другие. Был разработан способ учета работы теплообменного аппарата для моделирования подогрева воздуха при низких температурах.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ. Ввиду высоких требований к подготовке воздуха для ГТУ важной задачей является проведение анализа работы КВОУ, заключающееся в моделировании возможных опасных режимов работы (например, обледенение элементов тракта при низких температурах) или в оценке влияния различных неисправностей на работу как устройства отдельно, так и всей ГТУ. Рассмотренный метод моделирования работы КВОУ позволяет получать удовлетворительную точность результатов при сравнительно невысоких требованиях к вычислительным ресурсам, моделировать теплообмен в тракте КВОУ, а также исследовать различные неисправности в секциях теплообменного аппарата КВОУ.

Об авторах

В. Л. Блинов
Уральский энергетический институт им. первого Президента России Б.Н. Ельцина
Россия

Блинов Виталий Леонидович – кандидат технических наук, доцент кафедры «Турбины и двигатели»

г. Екатеринбург



И. С. Зубков
Уральский энергетический институт им. первого Президента России Б.Н. Ельцина
Россия

Зубков Илья Сергеевич – магистрант

г. Екатеринбург



Ю. М. Бродов
Уральский энергетический институт им. первого Президента России Б.Н. Ельцина
Россия

Бродов Юрий Миронович – доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой «Турбины и двигатели»

г. Екатеринбург



Б. Е. Мурманский
Уральский энергетический институт им. первого Президента России Б.Н. Ельцина; Свердловский филиал ПАО «Т-Плюс»
Россия

Мурманский Борис Ефимович – доктор технических наук, профессор кафедры «Турбины и двигатели», УрФУ им. первого Президента России Б.Н. Ельцина, начальник производственно-технического отдела Свердловского филиала ПАО «Т-Плюс»

г. Екатеринбург



Список литературы

1. Козаченко А.Н. Эксплуатация и обслуживание газотурбинных установок на газопроводах. М.: Изд-во «Нефть и газ» РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина, 2000. 92 с.

2. Рафиков Л.Г. Эксплуатация газокомпрессорного оборудования компрессорных станций. М.: Изд-во «Недра». 1992. 237 с.

3. Коваль В.А., Михайлов В.Е., Романов В.В. Особенности рабочих процессов в газотурбинных и парогазовых энергетических установках и их элементах. Харьков: Монограф, 2013. 334 с.

4. Михайлов В.Е. Предотвращение обледенения элементов воздухозаборного тракта ГТУ энергетических ПГУ // Известия высших учебных заведений. Проблемы энергетики. 2009. №9-10. С. 3-12.

5. Brun K., Kurz R, Thorp J, et all. Gas turbine packaging options and features / K. Brun, R. Kurz, J. Thorp, B. Winkelmann // Proceedings of 45th & 32nd Pump Symposia. Houston, Texas, 2016. 31 p.

6. Проволович О.В. Воздухоочистные устройства для газовых турбин. Анализ и пути оптимизации // LXVI Научно-техническая сессия РАН по проблемам газовых турбин и парогазовых установок «Научно-технические проблемы проектирования, локализации производства и эксплуатации ГТУ в экономике РФ»: Тезисы докладов. Пермь, 2019. С. 92- 100.

7. Галанцев Н.К. Комплексные воздухоочистительные устройства (КВОУ) для газоперекачивающих агрегатов // Сборник докладов и каталог Пятой Нефтегазовой конференции «Экобезопасность – 2014». Москва, 2014. С. 11-15.

8. Галанцев Н.К. Разработка комплексных воздухоочистительных устройств (КВОУ) для морского применения на основе воздушных фильтров и технологий AAF International // Труды 11-й Международной конференции и выставки по освоению ресурсов нефти и газа Российской Арктики и континентального шельфа стран СНГ (RAO / CIS Offshore 2013). Санкт-Петербург, 2013. С. 172-175.

9. Meher-Homji C.B. Gas turbine blade failure-causes, avoidance and troubleshooting / C.B. Meher-Homji, G.A. Gabriles // Proceedings of 27th Texas A&M Turbomachinery Symposium. Houston, Texas, 1998.

10. McGuigan PT. Salt in the marine environment and the creation of a standard input for gas turbine air intake filtration systems // ASME Paper. 2004. GT2004-53113.

11. Orhon., Kurz R., S.D. Hiner. Gas turbine air filtration systems for offshore applications // D. Orhon, R. Kurz, S.D. Hiner, J. Benson // Proceedings of 44th Turbomachinery Symposium. Houston, Texas, 2015.

12. Ольштейн Л.Е. Помпаж двигателя / под ред. Г.П. Свищева // Авиация: Энциклопедия. М.: Большая Российская Энциклопедия. 1994. С. 439-440.

13. Wilcox M.A. Successful selection an operation of gas turbine inlet filtration systems / M.A. Wilcox, R. Kurz // Proceedings of 40th Turbomachinery Symposium. Houston Texas, 2011.

14. Wilcox M.A. Gas turbine filter efficiency test procedure: liquid and solid particles // Proceedings of GMRC. Dallas, Texas, 2011.

15. Приходько А.А., Алексеенко С.В. Численное моделирование процессов обледенения аэродинамических поверхностей при наличии крупных переохлажденных капель воды // Письма в ЖТФ. 2014. № 19. С. 75-82.

16. Клеменков Г.П., Приходько Ю.М., Пузырев Л.Н. Моделирование процессов обледенения летательных аппаратов в аэроклиматических трубах // Теплофизика и аэромеханика. 2008. №4. С. 563-572.

17. Goraj Z. An overview of the deicing and antiicing technologies with prospects for the future // Proceedings of 24th International Congress of the Aeronautical Sciences (ICAS-2004). Warsaw University of Technology, Warsaw, 2004. 11 p.

18. Диденко А.С. Конечно-элементное моделирование работы противообледенительной системы высотного воздушного винта // Результаты научных исследований в современных условиях: сборник статей Международного научно- исследовательского конкурса. – Санкт-Петербург, 2020. – с. 12-24.

19. Словиков С.В. Совершенствование противообледенительной системы воздухозаборного очистительного устройства газотурбинной установки типа ПС-90, эксплуатируемой в наземных условиях: диссертация … канд. техн. наук: 05.02.13. Пермь, 2008. 192 с.

20. Idelsohn S.R. To mesh or not to mesh. That is the question… // Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering. 2006. V. 195. pp. 4681-4696.

21. Zienkiewicz O.C. The finite element method for solid and structural mechanics / O.C. Zienkiewicz, R.L. Taylor, D. Fox // Elsivier, 2005. – 648 p.

22. Wilcox D.C. Turbulence modeling for CFD / D.C. Wilcox. – DCW Industries, 1998. – 536 p.

23. Wilcox D.C. Formulation of the k-Omega turbulence model Revisited // AIAA Journal. 2008. V. 46. pp. 2823-2838.

24. Menter F.R. Two-equation eddy-viscosity turbulence models for engineering applications // AIAA Journal. 1994. V. 32. pp. 1598-1605.

25. Menter F.R., Matyushenko A., Lechner R. Development of a generalized k-Omega two- equation turbulence model // New Results in Numerical and Experimental Fluid Mechanics XII. 2020. pp. 101-109.

26. Versteeg H., Malalasekera W. An introduction to computational fluid dynamics: the finite volume method (2nd ed.). Pearson Education Limited, 2007. 517 p.

27. Коркодинов Я.А. Обзор семейства k-Epsilon моделей для моделирования турбулентности // Вестник ПНИПУ. Машиностроение, материаловедение. 2013. №2. С. 5- 15.

28. Блинов В.Л., Бродов Ю.М., Седунин В.А. и др. Параметрическое профилирование плоских компрессорных решеток при решении задач многокритериальной оптимизации // Проблемы энергетики. 2015. №3-4. С. 86-95.

29. Blinov V.L., Serkov S.A., Sedunin V.A., et al. Identification of corner separation modelling in axial compressor stage // E3S Web Conf. 2020. V. 178. P. 01035.

30. Зубков И.С. Разработка модели учета влияния дефектов лопаточного аппарата компрессора на параметры работы газотурбинной установки / И.С. Зубков, В.Л. Блинов // Актуальные проблемы развития технических наук: сборник статей участников 23 Областного конкурса научно-исследовательских работ «Научный Олимп» по направлению «Технические науки». Екатеринбург, 2020. С. 10-17.

31. Blinov V.L., Sedunin VA., Brodov YuM., et al. Redesign of an axial compressor with mass flow reduction of 30% // WIT Transactions on Ecology and the Environment. 2019. V. 222. pp. 93-101.

32. Russo F., Basse N.T. Scaling of turbulence intensity for low-speed flow in smooth pipes // Flow Meas. Instum. 2016. V. 52. pp. 101-114.


Рецензия

Для цитирования:


Блинов В.Л., Зубков И.С., Бродов Ю.М., Мурманский Б.Е. Моделирование течения в тракте комплексного воздухоочистительного устройства ГТУ. Известия высших учебных заведений. ПРОБЛЕМЫ ЭНЕРГЕТИКИ. 2021;23(4):66-83. https://doi.org/10.30724/1998-9903-2021-23-4-66-83

For citation:


Blinov V.L., Zubkov I.S., Brodov Yu.M., Murmanskij B.E. Flow simulation in air intake system of gas turbine. Power engineering: research, equipment, technology. 2021;23(4):66-83. (In Russ.) https://doi.org/10.30724/1998-9903-2021-23-4-66-83

Просмотров: 255


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


ISSN 1998-9903 (Print)
ISSN 2658-5456 (Online)