Просторова аеродинамічна оптимізація направляючої решітки осьової турбіни

Abstract

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.05.16 – турбомашини та турбоустановки. – національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", Харків, 2016. Дисертація присвячена розробці методики просторової аеродинамічної оптимізації напрямних решіток осьових турбін шляхом пошуку оптимальних форми профілів та меридіональних обводів міжлопаткових каналів. Використання даної методики дозволяє при постановці оптимізаційної задачі врахувати додаткові резерви підвищення ефективності. При реалізації цієї методики було виконано проектування турбінних профілів з використанням різного роду кривих. Для кожного типу кривої визначені її параметри управління, що дозволяють в широких межах варіювати геометрію профілю. Достовірність отриманих результатів підтверджується проведеною верифікацією на направляючій та робочій решітці. На основі розробленої методики проведено оптимізацію направляючої решітки третього ступеня потужної парової турбіни з постійним по висоті профілем при побудові його різними типами кривих. Аналіз результатів оптимізації показав, що найбільше зниження інтегральних втрат склало 7% у відносних величинах. Подальша оптимізація периферійного меридіонального обводу за допомогою розробленого методу дозволила збільшити цю величину на 1,4%. Використання лопатки перемінного по висоті профілю при постановці оптимізаційної задачі також дозволяє знизити інтегральні втрати.

Thesis for degree of Candidate of Sciences in Technique for speciality 05.05.16 – turbomachine and turbo-installation. – National Technical University "Kharkiv Polytechnical Institute", Kharkiv, 2016. The thesis is devoted to development the methods of the three-dimensional aerodynamic optimization of axial turbine nozzle cascades by defining the optimal shape of profiles and nozzle channel meridional shape. The formulation of an optimization problem using this methods allows to consider the additional efficiency reserves.While implementing developed method design of the turbine profiles using different kinds of curves was carried out. For each of the curve types the control parameters that allow to widely vary the profile geometry were determined. The results reliability was confirmed by providing verification of the nozzle and blade cascade simulations with experimental data. Using developed methods the optimization of the third stage nozzle cascade with a constant height profile of the powerful steam turbine using different types of curves was conducted. As a result of optimization the largest reduction of the integral losses by 7% in relative values was shown. Further optimization of the shroud meridional shape using developed optimization method increased this value by 1.4%. Formulation optimization task Using variable nozzle height profile also reduces the integral loses.