Одной из характерных особенностей высоконагруженных турбин низкого давления (ТНД) с низким коэффициентом расхода является реализация больших углов поворота потока в лопаточных венцах, которые имеют достаточно тонкие и сильно изогнутые профили сечений. Такие решетки очень чувствительны к нерасчетным углам натекания потока, особенно к положительным углам атаки. Поэтому эффективность высоконагруженной ТНД сильно зависит от условий ее работы. В то же время по разным причинам в процессе доводки или эксплуатации двигателя рабочие условия могут сильно отличаться от проектных. Поэтому создание робастной конструкции ТНД является актуальной задачей. Рассмотрена расчетная апробация метода повышения устойчивости к большим нерасчетным углам атаки сопловых и рабочих решеток промежуточной ступени высоконагруженной ТНД опытного двигателя путем изменения формы передних кромок. Рассматриваемая турбина была ранее испытана в составе полноразмерного двигателя. Определено, что условия работы ТНД и ее КПД значительно отличаются от расчетных. Численный (CFD) анализ течения показал, что одна из причин низкого КПД - большие углы атаки на лопатки второй ступени, которые в конечном итоге приводят к появлению отрывных течений и росту коэффициентов потерь энергии. Проведена модернизация передних кромок лопаток путем уменьшения радиуса вписанной окружности и локального увеличения угла заострения без изменения базовых профилей. Согласно расчету это позволило существенно улучшить обтекание. Уменьшена интенсивность торможения потока за скачком уплотнения в месте перехода от окружности кромки к поверхности спинки, это позволило устранить или уменьшить интенсивность отрыва потока в лопатках СА и значительно уменьшить коэффициент потерь энергии. Так же было обеспечено более благоприятное течение в лопатках РК, где тоже получено небольшое снижение коэффициента потерь. В результате увеличился КПД исследуемой ступени и ТНД в целом в нерасчетных условиях работы. Данный подход может быть рекомендован как для повышения КПД узла на этапе его опытной доводки, так и при проектировании новых турбин для повышения их робастности.Одной из характерных особенностей высоконагруженных турбин низкого давления (ТНД) с низким коэффициентом расхода является реализация больших углов поворота потока в лопаточных венцах, которые имеют достаточно тонкие и сильно изогнутые профили сечений. Такие решетки очень чувствительны к нерасчетным углам натекания потока, особенно к положительным углам атаки. Поэтому эффективность высоконагруженной ТНД сильно зависит от условий ее работы. В то же время по разным причинам в процессе доводки или эксплуатации двигателя рабочие условия могут сильно отличаться от проектных. Поэтому создание робастной конструкции ТНД является актуальной задачей. Рассмотрена расчетная апробация метода повышения устойчивости к большим нерасчетным углам атаки сопловых и рабочих решеток промежуточной ступени высоконагруженной ТНД опытного двигателя путем изменения формы передних кромок. Рассматриваемая турбина была ранее испытана в составе полноразмерного двигателя. Определено, что условия работы ТНД и ее КПД значительно отличаются от расчетных. Численный (CFD) анализ течения показал, что одна из причин низкого КПД - большие углы атаки на лопатки второй ступени, которые в конечном итоге приводят к появлению отрывных течений и росту коэффициентов потерь энергии. Проведена модернизация передних кромок лопаток путем уменьшения радиуса вписанной окружности и локального увеличения угла заострения без изменения базовых профилей. Согласно расчету это позволило существенно улучшить обтекание. Уменьшена интенсивность торможения потока за скачком уплотнения в месте перехода от окружности кромки к поверхности спинки, это позволило устранить или уменьшить интенсивность отрыва потока в лопатках СА и значительно уменьшить коэффициент потерь энергии. Так же было обеспечено более благоприятное течение в лопатках РК, где тоже получено небольшое снижение коэффициента потерь. В результате увеличился КПД исследуемой ступени и ТНД в целом в нерасчетных условиях работы. Данный подход может быть рекомендован как для повышения КПД узла на этапе его опытной доводки, так и при проектировании новых турбин для повышения их робастности.

  Повний текст PDF - 1.178 Mb    Зміст випуску     Цитування публікації

  Якщо, ви не знайшли інформацію про автора(ів) публікації, маєте бажання виправити або відобразити більш докладну інформацію про науковців України запрошуємо заповнити "Анкету науковця"