Preview

Известия высших учебных заведений. ПРОБЛЕМЫ ЭНЕРГЕТИКИ

Расширенный поиск

Влияние закрутки лопаток последней ступени на эффективность блока «ступень-диффузор» стационарной ГТУ

https://doi.org/10.30724/1998-9903-2021-23-4-84-95

Полный текст:

Аннотация

ЦЕЛЬ. Нахождение специального закона закрутки лопаток последней ступени стационарной ГТУ. В силу специфичности условий её работы – в системе с диффузором – традиционные законы закрутки приводят к неоптимальному течению в диффузоре и, как следствие, снижают эффективность всего блока и установки в целом. В работе предпринята попытка применения такой закрутки лопаточного аппарата, которая способствовала бы улучшению процесса восстановления давления в диффузоре. Исследовались две ступени с различными законами закрутки – с традиционным законом постоянства угла выхода потока из направляющего аппарата вдоль радиуса, и с «обратной закруткой» потока. Диффузор в обоих случаях использовался один и тот же.

МЕТОДЫ. В работе применялись численные и экспериментальные методы исследования трёхмерного потока. Экспериментальные исследования проводились с помощью пневмометрических пятиканальных зондов оригинальной конструкции на аэродинамическом стенде ЭТ-4 в лаборатории Турбостроения СПбПУ. Численные исследования выполнялись в пакете газодинамического расчёта CFX в качестве граничных условий использовались параметры в соответствующих сечениях, полученные во время физического эксперимента.

РЕЗУЛЬТАТЫ. Были получены интегральные характеристики ступени, поля векторов скоростей потока в различных сечениях. Результаты эксперимента были сопоставлены с данными численных расчётов.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ. Оптимальным законом закрутки для последней ступени, работающей в блоке с диффузором, является специальный тип закрутки её лопаточного аппарата – «обратная закрутка».

Об авторах

Л. О. Вокин
Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого
Россия

Вокин Леонид Олегович – аспирант сектора Турбин ВШЭМ ИЭ 

г. Санкт-Петербург

 



Е. Ю. Семакина
Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого
Россия

Семакина Елена Юрьевна – кандидат технических наук, доцент сектора Турбин ВШЭМ ИЭ 

г. Санкт-Петербург



В. А. Черников
Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого
Россия

Черников Виктор Александрович – доктор технических наук, профессор, доцент сектора Турбин ВШЭМ ИЭ

г. Санкт-Петербург



Список литературы

1. Гафуров А.М., Осипов Б.М., Гафуров Н.М., и др. Способ утилизации тепловых вторичных энергоресурсов промышленных предприятий для выработки электроэнергии. Известия высших учебных заведений. Проблемы энергетики.2016. №11-12. С. 36-42.

2. Курманов Б.И., Осипов И.Л., Петрунин Д.В. Сравнительный анализ схем охлаждения выходной кромки турбинной лопатки ГТУ. Известия высших учебных заведений. Проблемы энергетики. 2007. №3-4. С. 68-75.

3. Phil Ligrania, Geoffrey Pottsb, Arshia Fatemic, Endwall aerodynamic losses from turbine components within gas turbine engines, Propulsion and Power Research. 2017. № 6(1). С. 12-14.

4. Осипов И.Л., Осипов А.И. О величинах потерь вследствие уступов между полками сопловых и рабочих лопаток газовых турбин. Известия высших учебных заведений. Проблемы энергетики.2005. №7-8. С. 3-8.

5. Hamakhan I.A., Korakianitis T. Aerodynamic performance effects of leading-edge geometry in gas-turbine blades, Applied Energy. 2010. № 87(5). С. 1591-1601.

6. Chernikov V., Semakina E., Mimic D., et al. Aerodynamic Studies Of A Combined Turbine-Stage- Exhaust System, 35th Anniversary Of Cooperetion Results Of Joint Research Activity Of Scientists From Peter The Great Saint-Petersburg Polytechnic University And Leibniz Universität Hannover. Saint-Petersburg, 2019.

7. Семакина Е.Ю., Хоанг В.Ч., Черников В.А. Аэродинамические процессы в выходном тракте стационарной газовой турбины: результаты экспериментальных исследований. Научно-технические ведомости СПбПУ. Естественные и инженерные науки. 2017. №3. С. 49-60.

8. Плотников Л.В., Бродов Ю.М., Жилкин Б.П., и др. Физическое моделирование термомеханики газовых потоков в выходных каналах центробежного компрессора турбокомпрессора, Известия высших учебных заведений. Проблемы энергетики. 2020. Т. 22(3). С. 44-50.

9. Gianluca Zitti, Fernando Fattore, Alessandro Brunori, Bruno Brunori, Maurizio Brocchini, Efficiency evaluation of a ductless Archimedes turbine: Laboratory experiments and numerical simulations, Renewable Energy. 2020. №146. С. 867-879.

10. Christian H. Schulze∗ Jan Habermann Stephan Staudacher, Martin G. Rose, Udo Freygang, Influence of Inflow Turbulence and Distortion on a Two-Stage Low Pressure Axial Turbine at Low Reynolds Numbers, Proceedings of ASME Turbo Expo 2016: Turbomachinery Technical Conference and Exposition GT2016 June 13-17, 2016, Seoul, South Korea.

11. Michael Henke∗ , Lars Wein, Tim Kluge, Yavuz Guendogdu, Marc Heinz-Otto Biester, Joerg R. Seume, Experimental and Numerical Verification of The Core-Flow In a New Low-Pressure Turbine, Proceedings of ASME Turbo Expo 2016: Turbomachinery Technical Conference and Exposition GT2016 June 13-17, 2016, Seoul, South Korea.

12. Дейч М.Е., Зарянкин А.Е. Газодинамика диффузоров и выхлопных патрубков турбомашин. М.: Энергия, 1970. 384 с.

13. Мигай В.К., Гудков Э.И. Проектирование и расчёт выходных диффузоров турбомашин. Л.: Машиностроение. ЛО, 1981. 222 с.

14. Гоголев И.Г., Дроконов А.М. Аэродинамические характеристики ступеней и патрубков тепловых турбин. Брянск: Брянское областное издательство «Грани», 1995. 258 с.

15. Sovran G., Klomp E.D. Experimentally Determined Optimum Geometries for Rectilinear Diffusors with Rectargular, Conical or Annular Gross-Section // In: «Fluid Mech. Of Int. Flow». Elsevier Publishing Company, Amsterdam – London – New Jork. 1967. pp .270– 319.

16. Sprenger, H. Experimentelle Untersuchungen an geraden und gekrümmten Diffusoren: Diss. … ETH Zürich. 1959.

17. Farokhi S. A Trade-Off Study of the Rotor Tip Clearance Flow in a Turbine Exhaust Diffuser System // ASME Paper 87. GT229. 1987.

18. Ramesh Bhoraniya, Zahir Hussain, Vinod Narayanan. Global stability analysis of axisymmetric boundary layer on a slender circular cone with the streamwise adverse pressure gradient, European Journal of Mechanics - B/Fluids, 20 January 2021.

19. Krause H., Quest J. Experimentelle Untersuchungen an Nabendiffusoren hinter einer Turbinenstufe // VDI-Berichte. 1980. N. 361. pp. 259–264.

20. Черников В.А., Семакина Е.Ю., Универсальный стенд для экспериментальных исследований аэродинамики выходных и переходных трактов стационарных турбин в блоке с турбинными ступенями: методика и результаты экспериментов, Газотурбинные технологии. 2015. №7. С. 32-37.


Рецензия

Для цитирования:


Вокин Л.О., Семакина Е.Ю., Черников В.А. Влияние закрутки лопаток последней ступени на эффективность блока «ступень-диффузор» стационарной ГТУ. Известия высших учебных заведений. ПРОБЛЕМЫ ЭНЕРГЕТИКИ. 2021;23(4):84-95. https://doi.org/10.30724/1998-9903-2021-23-4-84-95

For citation:


Vokin L.O., Semakina E.Yu., Chernikov V.A. The influence of the last stage blades swirl to the efficiency of «stage-diffuser» unit of stationary GTU. Power engineering: research, equipment, technology. 2021;23(4):84-95. (In Russ.) https://doi.org/10.30724/1998-9903-2021-23-4-84-95

Просмотров: 107


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


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