05.05.16 "Турбомашини та турбоустановки"

Постійне посилання колекціїhttps://repository.kpi.kharkov.ua/handle/KhPI-Press/17135

Переглянути

Результати пошуку

Зараз показуємо 1 - 5 з 5

Пространственная аэродинамическая оптимизация направляющей решетки осевой турбины
(НТУ "ХПИ", 2016) Баранник, Валентин Сергеевич
Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.05.16 – турбомашины и турбоустановки. – Национальный технический университет "Харьковский политехнический институт", Харьков, 2016. Диссертация посвящена разработке методики пространственной аэродинамической оптимизации направляющих решеток осевых турбин путем поиска оптимальных формы профилей и меридиональных обводов межлопаточных каналов. Использование данной методики позволяет при решении оптимизационной задачи учесть дополнительные резервы повышения эффективности. Поиск оптимального варианта осуществлялся с использованием теории планирования эксперимента и ЛПτ – последовательности. Для описания полимодальных целевых функций исходная формальная макромодель в виде полного квадратичного полинома была уточнена путем замены суперпозиции параболы на суперпозицию кубического интерполяционного сплайна. На основе разработанной методики проведена оптимизация направляющей решетки третьей степени мощной паровой турбины с постоянным по высоте профилем при построении его различными типами кривых. Анализ результатов оптимизации показал, что наибольшее снижение интегральных потерь составило 7% в относительных величинах. Снижение потерь было достигнуто, как в ядре потока, так и в области вторичных течений. Существенно влиять на структуру течения в турбинных решетках, а следовательно получать дополнительных выигрыш при постановке оптимизационной задачи позволяет меридиональное профилирование поверхностей межлопаточного канала. Оптимизация периферийного меридионального обвода с помощью разработанного метода позволила дополнительно снизить интегральные потери 1,4%. в относительных величинах. Построение формы меридионального обвода осуществляется с использованием кривых Безье 4-го порядка для решеток без раскрытия и 3-го порядка – для решеток с раскрытием. Использование лопатки переменного по высоте профиля при постановке оптимизационной задачи также позволяет снизить интегральные потери.
Комбинированный метод аэродинамической оптимизации ступени осевой турбины
(НТУ "ХПИ", 2016) Максюта, Дмитрий Игоревич
Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.05.16 – турбомашины и турбоустановки. – Национальный технический университет "Харьковский политехнический институт", Харьков, 2016. Диссертация посвящена разработке комбинированного метода аэродинамической оптимизации ступени осевой турбины, который основываясь на поочередном решении одномерной и трехмерной задач, позволяет значительно повысить эффективность всей ступени при этом учитывая как характер течения рабочего тела в решетках, так и влияние на него протечек. На основании современной тенденций к использованию методов вычислительной аэродинамики (CFD) при оптимизации проточных частей осевых турбин и при этом задействуя как можно большее количество управляющих параметров в оптимизационном процессе, предложен комбинированный метод оптимизации. Предложенный метод использует одномерную и трехмерную оптимизацию, что позволяет существенно повышать аэродинамическую эффективность ступеней, при этом значительно экономя время, необходимое для проведения расчетов. С помощью предложенного метода оптимизации и методики расчета протечек в осерадиальном уплотнении выполнена оптимизация 3-й ступени ЦВД турбины К-540-23,5. Результаты проведенных расчетов показали, что повышение эффективности ступени на этапе одномерной оптимизации происходит за счет выбора на среднем радиусе оптимальных α1, β2, значений степени реактивности ρ и относительного шага решетки t/b. Повышение эффективности ступени на этапе трехмерной оптимизации происходит за счет: выбора оптимального значения входного геометрического угла β1г рабочего профиля, обеспечившего улучшение обтекания профиля; устранения локальных диффузорных участков в межлопаточном канале; нахождения оптимальных законов закрутки, обеспечивающих равномерное натекание потока по всей высоте рабочих лопаток. Суммарно абсолютный КПД новой ступени увеличился более чем на 1 %.
Объектно-ориентированная комплексная оптимизация проточной части мощной паровой турбины
(НТУ "ХПИ", 2015) Авдеева, Елена Петровна
Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.05.16 – турбомашины и турбоустановки. – Национальный технический университет "Харьковский политехнический институт", Харьков, 2015. Диссертация посвящена разработке методологии объектно-ориентированной комплексной оптимизации проточной части мощных паровых турбин, которая основана на совместном расчете термогазодинамических процессов в элементах проточной части паровой турбины. На основании современной тенденции постоянного роста спроса общества на электроэнергию становится актуальным проектирование новых и модернизация существующих паровых турбин. Разработана методология объектно-ориентированной комплексной оптимизации проточной части мощных паровых турбин. При реализации этой методологии была усовершенствована математическая модель термогазодинамических процессов моделирования совместной работы системы соплового парораспределения, уравнительной камеры и многоцилиндровой проточной части турбоагрегата, разработаны методики определения: потерь давления в камере за регулирующей степенью с учетом режимных и конструктивных параметров; коэффициента потерь и угла выхода потока рабочего тела с решетки от величины подрезки выходной кромки, а также оценено влияние изменения межвенцового зазора и схемы подачи рабочего тела к сегментам направляющего аппарата на эффективность регулирующей ступени и включено в единое интегрированное информационное пространство САПР "Турбоагрегат". С помощью предложенной методологии выполнена оптимизация проточной части турбины К-310-240 с помощью двух подходов. Первый подход – оптимизация турбины с раздельным определением оптимальных геометрических параметров её объектов, а второй подход – комплексная оптимизация всей турбины. Результаты проведенных расчетов, показали эффективность второго подхода при оптимизации проточной части мощной паровой турбины по сравнению с первым. Использование предложенной методологии позволило увеличить мощность турбины К-310-240 на 6,179 МВт, а абсолютный КПД цикла – на 0,83%.
Обратная аэродинамическая задача для оптимального проектирования кольцевых диффузорных каналов турбомашин
(НТУ "ХПИ", 2015) Темченко, Сергей Александрович
Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.05.16 – турбомашины и турбоустановки. – Национальный технический университет "Харьковский политехнический институт", Харьков, 2015. Диссертация посвящена разработке метода решения прямой и обратной задач для кольцевых диффузорных каналов при условии осевой симметрии течения. Метод предназначен для использования при оптимальном проектировании переходных и выходных диффузорных каналов турбомашин. В разработанном методе прямая и обратная задачи разделены на задаваемое число отдельных подзадач, независимых друг от друга, которые можно решать в любой последовательности или одновременно, что обеспечивает возможность контроля формы любого участка проектируемого канала и позволяет значительно сократить время проектирования. Отдельные подзадачи решаются методами нелинейного программирования, что не требует хранения существенных объемов информации. Разработаны методика оптимального проектирования кольцевых диффузоров на основе обратной задачи и комплекс компьютерных программ для решения прямой и обратной аэродинамических задач и задач оптимизации. С помощью решения прямых задач определены распределения параметров потока по радиусу в межвенцовых и межступенчатых зазорах осевой турбины, что открывает перспективы оптимального проектирования многоступенчатых отсеков турбин по зазорам совместно с переходными или выходными кольцевыми диффузорными устройствами. Используя методику оптимального проектирования кольцевых диффузоров, спроектирован высокоэффективный безотрывной диффузор при заданных степени расширения, осевом и радиальном габаритах. Диффузор мало чувствительный к изменению режимных параметров в диапазонах, характерных для выходных диффузоров компрессоров и энергетических газовых турбин, имеет низкий уровень коэффициента полных потерь и осевой габарит, который меньше на 20% предельного осевого габарита предотрывного диффузора с прямолинейными обводами и такой же степенью расширения.
Метод расчетно-теоретического исследования структуры течения и характеристик ступеней центробежных нагнетателей
(Национальный аэрокосмический университет им. Н. Е. Жуковского "Харьковский авиационный институт", 2015) Фесенко, Ксения Владимировна
Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.05.16 – турбомашины и турбоустановки. – Национальный технический университет "Харьковский политехнический институт", Харьков, 2015 г. В диссертации разработан метод расчетно-теоретического исследования структуры течения и характеристик ступеней центробежных нагнетателей с радиальными лопатками рабочих колес, который позволяет определять в широком диапазоне режимов работы суммарные характеристики и структуру осредненного в окружном направлении сжимаемого дозвукового течения в проточной части, включая межлопаточные каналы. Для учета вязких эффектов использованы обобщенные полуэмпирические зависимости, используемые при анализе течения в центробежных нагнетателях. Данный метод расчета позволяет учитывать геометрические особенности радиальных рабочих колес с лопатками, образованными цилиндрическими и коническими поверхностями, безлопаточных и лопаточных диффузоров, обратных направляющих аппаратов. На основе предложенного метода разработан программный комплекс AxCB, который позволяет проводить численный анализ двумерного дозвукового течения в ступенях центробежных нагнетателей, определять поля газотермодинамичних параметров потока газа и суммарные характеристики ступеней, а также их отдельных элементов. Верификация разработанного метода расчета показала удовлетворительную точность согласования результатов численных исследований течений в криволинейных каналах, рабочих колесах, отдельных элементах и ступенях в целом с данными экспериментальных исследований, а также с аналитическим решением. С помощью предложенного метода и ПК AxCB проведено исследование влияния различных геометрических параметров проточной части и лопаточных венцов на структуру течения и суммарные характеристики ступеней ЦБН, а именно формы средней линии и величины геометрического угла выхода лопатки РК, формы меридиональных обводов проточной части и величины геометрического угла лопатки на входе в ЛД, а также различных вариантов исполнения диффузора ступени. На основании выполненного детального анализа предложено усовершенствование геометрических параметров трех ступеней ЦБН с целью повышения их основных параметров. Ступень "А" усовершенствована путем изменения формы средней линии, а также величины конструктивного угла лопатки на выходе из РК, что привело к увеличению коэффициента политропического напора и расширении рабочей зоны характеристики нагнетателя. Модернизация ступени "Б" заключалась в коррекции формы меридиональных обводов проточной части и величины конструктивного угла лопатки на входе в ЛД, что привело к улучшению согласования работы РК и ЛД. После проведения расчетов ряда вариантов проточной части ступени "В", отличающихся используемым диффузором и шириной проточной части, были даны рекомендации по совершенствованию суммарных характеристик ступени, что при-вело к увеличению коэффициента политропического напора и КПД.