Створення проточної частини турбіни К-1250-6,9/25 з використанням методів оптимального проектування

Abstract

Розглядаються основні принципи, які використовуються при створенні проточних частин (ПЧ) циліндрів високого (ЦВТ), серед-нього (ЦСТ) і низького тисків (ЦНТ) турбіни К-1250-6,9/25. Описуються підходи до чисельного експерименту при проектуванні проточних частин, перевагою якого є менші трудові, часові і фінансові витрати та більша інформативність порівняно з фізичним експериментом над проточними частинами. При проектуванні проточних частин циліндрів високого і середнього тиску (ЦВСТ) чисельний експеримент виконується за допомогою методу тривимірних в’язких течій. Для цього побудована тривимірна модель облопачування проточної частини, яка складається з великої кількості скінчених об’ємів (елементів) у формі шестигранників, в кожному з яких виконується інтегрування рівнянь газової динаміки. При розробці ЦНТ використовується метод параметризації і аналітичного профілювання перетинів вінців лопаток, при якому профілі описуються кривими четвертого і п'ятого порядків з умовою забезпечення мінімального значення максимальної кривизни і монотонності зміни тривимірної геометрії лопатки вздовж висоти. Такий метод дозволяє отримати оптимальні профілі перетинів лопаток, які максимально відповідають лініям струму і мінімізувати профільні втрати енергії при обтіканні лопаток потоком.The paper considers the main principles that are used to develop the flow paths (FP) of the high-pressure cylinders (HPC), intermediate-pressure cylinders (IPC), and low-pressure cylinders (LPC) for the K-1250-6.9/25 turbine unit. It describes approaches to the numerical experiment when designing flow paths, the advantage of which is lower labor, time and financial costs and higher informativeness compared to the physical experiment on flow paths. When designing the flow paths of high- and intermediate-pressure cylinders (HIPC), the numerical experiment is performed using the three-dimensional viscous-flow method. For this purpose, a three-dimensional model of the blade system in the flow path is built, which consists of a large number of finite volumes (elements) in the shape of hexagons, in each of which the integration of the equations of gas dynamics is performed. When developing LPC, the method of parameterization and analytical profiling of the blade crown sections is used, where the profiles are described by the curves of the fourth and fifth orders with the condition of providing the minimum value of the maximum curvature and monotonicity of variation of the three-dimensional blade geometry along height. This method allows obtaining the optimal profiles of the cross sections of the blades, which correspond to the current flow lines to the fullest extent, and minimizing the profile energy losses when the flow flows around the blades.