3 / 7
Задание режимов работы КНА.
Было выполнено исследова-
ние КНА, работающего в составе фреонового турбоэлектрогенератора
малой мощности. Угол установки сопла в данном направляющем ап-
парате
α
c
= 8
◦
, число каналов
z
= 6
. Канальный направляющий ап-
парат испытывался при различных режимах работы (разные давление
P
0
, температура газа
T
0
на входе в каналы и давление
P
1
– статиче-
ское давление перед рабочим колесом). В испытательном стенде был
реализован замер
P
1
(отбор проводился из зазора между колесом и
НА). Степень расширения
π
=
P
0
/P
2
(где
P
2
— давление на выходе
из колеса) в эксперименте менялась от 5 до 8,2 для всей ступени и
π
КНА
=
P
0
/P
1
— oт 2,5 до 3,7 для НА. Температура на входе в ступень
T
0
менялась от 140 до 160
◦
С. Замер расхода рабочего вещества на
входе в турбину проводился с использованием кориолисового расхо-
домера.
Моделирование течения в проточной части турбины.
На осно-
ве геометрии КНА и рабочего колеса была создана трехмерная модель
канала проточной части для последующего моделирования течения в
CFD (Computational fluid dynamics) программном пакете ANSYS CFX
методом конечных элементов. По модели построены расчетные сетки
(до 900 000 элементов для канала КНА) с высоким разрешением в
пристеночной области и вокруг тонких кромок. Течение моделирова-
ли как для экспериментальных режимов, так и для режимов с более
высокими степенями расширения (
π
до 13,3,
π
КНА
до 5,3). В качестве
граничных условий задавали полное давление
P
0
и полную температу-
ру
T
0
на входе в КНА, статическое давление
P
2
(среднее по площади
на некотором расстоянии от выхода из колеса) и частоту вращения
ротора. Утечки и перетечки между колесом и покрывным диском не
учитывали. Расчет проводился для одного канала КНА (рис. 1, канал
заштрихован) и одного канала рабочего колеса, на которые было на-
ложено условие периодичности.
Рис. 1. Проточная часть канального направляющего аппарата
ISSN 0236-3941. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. “Машиностроение” 2015. № 1 103