Название статьи:
Разработка математических методов снижения аэродинамического воздействия на рабочие лопатки турбомашин
Авторы: Репецкий О.В., доктор технических наук, профессор, проректор по международным связям, https://orcid.org/0000-0003-2560-2721, SPIN-код: 6232-8930, AuthorID РИНЦ: 118300, Иркутский государственный аграрный университет им. А.А. Ежевского, п. Молодежный, Иркутский район, Российская Федерация,
repetckii@igsha.ru,
Мань Н.В., аспирант, кафедра электрооборудования и физики, https://orcid.org/0000-0003-4399-6146, Иркутский государственный аграрный университет им. А.А. Ежевского, п. Молодежный, Иркутский район, Российская Федерация,
manhzhucov@gmail Для цитирования:
Репецкий О.В. Разработка математических методов снижения аэродинамического воздействия на рабочие лопатки турбомашин / О.В. Репецкий, Нгуен Ван Мань. — DOI 10.17150/2713-1734.2024.6(3).357-366. — EDN IISIAD // System Analysis & Mathematical Modeling. — 2024. — Т. 6, № 3. — С. 357–366.
В рубрике:
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
Год: 2024 Том: 6 Номер журнала: 3
Страницы: 357-366
Тип статьи: Научная статья
УДК: 519-7
DOI: 10.17150/2713-1734.2024.6(3).357-366
Аннотация:
Вынужденный динамический отклик при действие аэродинамических сил представляет собой один из основных источников многоцикловой усталости рабочих колес турбомашин. Особенно в случае резонанса колебания лопасток, вызываемые потоком газа, могут стать опасными. Избежать резонансных состояний не всегда удается, поэтому необходимо снизить уровень аэродинамических возбуждающих сил, действующих на рабочие лопатки в экплуатации. Существуют много факторов, которые влияют на интенсивность аэродинамического воздействия в рабочих лопатках: температура и давление газа, скорость вращения ротора, аэродинамическое демфирование, геометрические параметры сопловой решетки и др. На этой основе, многие авторы предлагали и разработали некоторые методы изменения условий эксплуатации: геометрические преднамеренные расстройки, асимметричная конструкция лопаток статора и увеличение демпфирования лопаток. В данной работе представлен первичный обзор методов снижения уровня аэродинамических возбуждающих сил на рабочих лопатках и рекомендация для дальнейших исследований. Также были показаны результаты численного исследования двух вариантов геометрической преднамеренной расстройки: изменение угла установки профиля в решетке и соотношения шагов рабочих и направляющих лопаток.
Ключевые слова: рабочие лопатки, аэродинамическая сила, лопатки статора, преднамеренная расстройка, численные методы
Финансирование: Данная работа выполнена в рамках гранта Российского научного фонда (РНФ) № 24-29-00135 «Численное исследование способов увеличения ресурсных характеристик осевых и радиальных транспортных турбомашин с помощью преднамеренной расстройки геометрических, массовых, аэродинамических и других параметров влияния».
Информация о статье: Дата поступления: 15 мая 2023 г.; дата принятия к публикации: 1 октября 2024 г.; дата онлайн-размещения: 17 октября 2024 г.
Список цитируемой литературы: - Репецкий О.В. Компьютерный анализ динамики и прочности турбомашин / О. В. Репецкий. - Иркутск : Изд-во ИрГТУ, 1999. - 301 c. - EDN TTNLQR.
- Паровые и газовые турбины для электростанций : учебник / А.Г. Костюк, В.В. Фролов, А.Е. Булкин, А.Д. Трухний. - Москва : Изд. дом МЭИ, 2016. - 557 с.
- Benini E. Towards a Reduction of Compressor Blade Dynamic Loading by Means of Rotor-Stator Interaction Optimization / E. Benini, A. Toffolo // ASME-Paper. - 2002. - Vol. 5. - P. 1-8.
- Fruth F. Reduction of Aerodynamic Forcing in Transonic Turbomachinery : Doct. Diss. Thesis / F. Fruth. - Stockholm, 2013. - 193 p.
- Panning L. Optimization of the Contrast Geometry between Turbine Blades and Underplatform Dampers with Respect to Friction Damping / L. Panning, W. Sextro, K. Popp // ASME-Paper. - 2002. - Vol. 4. - P. 1-12.
- Huang L. A novel design method of variable geometry turbine nozzles for high expansion ratios / L. Huang, H. Chen // 17th International Symposium on Transport Phenomena and Dynamics of Rotating Machinery. - Maui, 2017. - P. 1-11.
- Коленько Г.С. Нестационарные и осредненные аэродинамические нагрузки, действующие на рабочие лопатки разной геометрии / Г.С. Коленько, А.С. Ласкин. - DOI 10.18721/JEST.26102. - EDN WGMBLA // Научно-технические ведомости СПБПУ. Естественные и инженерные науки. - 2020. - Т. 26, № 1. - С. 15-28.
- Кухтин Ю.П. Cнижение вибронапряженности попарно бандажированных рабочих лопаток турбины / Ю.П Кухтин, Р.Ю Шакало // Авіаційно-космічна техніка і технологія. - 2020. - № 7 (167). - С. 52-58.
- Kemp R.H. Theoretical and Experimental Analysis of the Reduction of Rotor Blade Vibration in Turbomachinery through the Use of Modified Stator Vane Spacing / R.H Kemp, M.H. Hirschberg. - Washington, 1958. - 44 p.
- Экспериментальное исследование модели автоклава для гидротермального синтеза минералов / Д.А. Еловенко, П.Г. Пимштейн, О.В. Репецкий, Д.В. Татаринов. - EDN MVJNYF // Вестник Байкальского союза стипендиатов DAAD (Байкальский государственный университет экономики и права). - 2010. - № 1. - С. 11-19.
- Clark J.P. Using CFD to Reduce. Resonance Stresses on a Single-stage, High-Pressure Turbine Blade / J.P. Clark, A.S. Aggarwala, M.A Velonis // ASME-Paper. - 2002. - Vol. 4. - P. 1-7.
- Kaneko Y. Study on the Effect of Asymmetric Vane Spacing on Vibratory Stress of Blade / Y. Kaneko, K. Mori, H. Okui // ASME-Paper. - 2004. - Vol. 6. - P. 1-8.
- Repetsky O.V. Investigation of vibration and fatigue life of mistuned bladed disks / O.V. Repetsky, T.Q. Nguyen, I.N. Ryzhikov. - DOI 10.2991/aime-17.2017.114. - EDN YAOXEL // Proceedings of the International Conference Actual Issues of Mechanical Engineering 2017 (AIME 2017). - Tomsk, 2017. - P. 702-707.
- Sun T. Analysis on the Reduction of Rotor Blade Vibration Using Asymmetric Vane Spacing / T. Sun, A. Hou, M. Zhang // ASME-Paper. - 2015. - Vol. 2. - P. 1-10.