Аналітичний метод профілювання лопаток радіальних направляючих апаратів турбінних ступенів

Автори

Р. А. Русанов, Інститут проточних машин ім. Р. Шевальського Польської АН, (Польща, м. Гданськ 80-231, вул. Фішера, 14), e-mail: rrusanov@imp.gda.pl, ORCID: 0000-0003-2930-2574

А. В. Русанов, Інститут проблем машинобудування ім. А. М. Підгорного НАН України (61046, Україна, м. Харків, вул. Пожарського, 2/10), e-mail: rusanov@ipmach.kharkov.ua, ORCID ID: 0000-0002-9957-8974

P. Lampart, Інститут проточних машин ім. Р. Шевальського Польської АН, (Польща, м. Гданськ 80-231, вул. Фішера, 14), ORCID: 0000-0003-3786-7428

М. О. Чугай, Інститут проблем машинобудування ім. А. М. Підгорного НАН України (61046, Україна, м. Харків, вул. Пожарського, 2/10), ORCID:  0000-0002-0696-4527

Анотація

Запропоновано аналітичний метод побудови профілів радіальних лопаток турбінних ступенів. Профіль задається в криволінійній системі координат, складається з вхідної та вихідної кромок, а також спинки і коритця, описаних кривими 5-го та 4-го порядків відповідно. Розглянуто приклад високонавантаженого радіально-осьового ступеня з профілем направляючого апарата нового типу, застосування якого дозволило істотно поліпшити аеродинамічні характеристики проточної частини.

Ключові слова: радіально-осьова турбіна, високонавантажений ступінь, проточна частина, аналітичний метод профілювання, просторова течія, чисельне моделювання

Література

1. Pasquale, D. Shape Optimization of an Organic Rankine Cycle Radial Turbine Nozzle / D. Pasquale, A. Ghidoni, S. Rebay // J. Eng. Gas Turbines Power. – 2013. – № 135 (4). – Paper No: GTP-12-1061. https://doi.org/10.1115/1.4023118
2. Preliminary design and performance estimation of radial inflow turbines: an automated approach / Carlos Ventura, P. A. Jacob,  Andrew S. Rowlands, Emilie Sauret // Journal of Fluids Engineering. – 2012. – № 134. – P. 1–13. https://doi.org/10.1115/1.4006174 
3. Метод проектирования высокоэффективных проточных частей турбодетандерных агрегатов / А. В. Русанов, С. В. Моисеев, П. Н. Сухоребрый и др. // Авиац.-косм. техника и технология. – 2012. – № 8 (95). – С. 67–72.
4. Rusanov, A. Designing and updating the flow part of axial and radial-axial turbines through mathematical modelling / A. Rusanov, R. Rusanov, P. Lampart // Open Eng. (formerly Central European J. of Eng.). – 2015. – № 5. – P. 399–410. https://doi.org/10.1515/eng-2015-0047
5. Investigations of Oil Free Support Systems to Improve the Reliability of ORC Hermetic High Speed Turbomachinery / E. Tkacz, D. Kozanecka, Z. Kozanecki, K. Miazga // Mechanics and Mechanical Engineering. – 2011. – № 15. – P. 355–365.
6. Suitability of siloxanes for a mini ORC turbogenerator based on high-speed technology / A. Uusitalo, J. Honkatukia, T. Turunen-Saaresti et al. // First Int. Semin. ORC Power Syst. – Delft, 2011.
7. Significance of loss correlations in performance prediction of small scale, highly loaded turbine stages working in Organic Rankine Cycles / P. Klonowicz, F.Heberle, M. Preißinger, D. Brüggemann // Energy. – 2014. –  Vol. 72. – P. 322–330. https://doi.org/10.1016/j.energy.2014.05.040
8. Kurzrock, J. W. Experimental Investigation of Supersonic Turbine Performance / J. W. Kurzrock // Am. Soc. Mech. Eng. – 1989. – 89–GT–238. https://doi.org/10.1115/89-GT-238
9. Русанов, А. В. Метод аналитического профилирования лопаточных венцов проточных частей осевых турбин / А. В. Русанов, Н. В. Пащенко, А. И. Косьянова // Восточ.-Европ. журн. передовых технологий. – 2009. – Вып. 2/7 (38). – С. 32–37.
10. Бойко, А. В. Основы теории оптимального проектирования проточной части осевых турбомашин / А. В. Бойко, Ю. Н. Говорущенко. – Харьков: Выща школа, 1989. – 217 с.
11. Elaboration of the flow system for a cogeneration ORC turbine / A. Rusanov, P. Lampart, R. Rusanov, S. Bykuc // Proc 12^th Conf on Power System Engineering, Thermodynamics & Fluid Flow – ES 2013, Pilzen, Czech Republic, 13–14 June 2013, Publisher: University of West Bohemia, 2013. – 10 p.
12. Русанов А. В. Математическое моделирование нестационарных газодинамических процессов в проточных частях турбомашин / А. В. Русанов, С. В. Ершов. – Харьков: ИПМаш НАН Украины, 2008. – 275 с.
13. А. с. Комплекс програм розрахунку тривимірних течій газу в багатовінцевих турбомашинах «FlowER» / С. В. Єршов, А. В. Русанов. – Державне агентство України з авторських та суміжних прав, ПА № 77; 19.02.96. – 1 с.

Надійшла до редакції 10 вересня 2016 р.