УДК 621.515
Д. В. А р х и п о в
ОСОБЕННОСТИ АЭРОДИНАМИЧЕСКОГО
ПРОЕКТИРОВАНИЯ ВЫСОКОНАПОРНЫХ
СТУПЕНЕЙ МНОГОСТУПЕНЧАТЫХ ОСЕВЫХ
КОМПРЕССОРОВ
Рассмотрено влияние приведенной окружной скорости в диапазоне
значений
λ
U
= 0
,
5
. . .
1
,
25
, коэффициента теоретической работы
H
т
= 0
,
2
. . .
0
,
6
, а также густоты решетки на напор осевого ком-
прессора. Приведена верификация программного комплекса ANSYS
CFX 11.0, иллюстрирующая применение трехмерного метода рас-
чета при проектировании ступеней осевых компрессоров.
E-mail:
Ключевые слова
:
осевой компрессор, теоретическая работа, приведен-
ная скорость, диффузорность, вычислительная гидродинамика.
Аэродинамическое совершенствование компрессоров — одна из
возможностей повышения эффективности стационарных газотурбин-
ных установок, транспортных и авиационных двигателей.
Одним из основных способов снижения массы компрессорного уз-
ла и стоимости его изготовления является уменьшение числа ступе-
ней многоступенчатого осевого компрессора. Этот подход сопрово-
ждается необходимостью решения ряда задач таких, как оптимальное
распределение повышения давления рабочего тела междуступенями
компрессора, рациональное изменение по высоте лопаток подводимой
работы для получения оптимальных параметров ступеней на этапе
проектирования, а также условием достижения заданного запаса газо-
динамической устойчивости [1–3].
Повышение давления в ступени компрессора определяется окруж-
ными скоростями лопаток и аэродинамической нагруженностью лопа-
точных венцов, которую можно оценивать различными способами.
Принимая в первом приближении течение газа по цилиндрическим
поверхностям, теоретическую работу элементарной ступени можно
записать в виде
H
т
=
C
P
T
∗
1
π
∗
k
−
1
k
р.к
−
1
1
η
∗
р.к
=
UC
1
a
ctg
β
1
−
C
2
a
C
1
a
ctg
β
2
.
(1)
Тогда степень повышения давления определяется как (рис. 1)
π
∗
р.к
=
p
∗
2
p
∗
1
= 1 + 2
k
−
1
k
+ 1
λ
2
U
H
т
η
∗
р.к
k
k
−
1
,
(2)
где
λ
U
=
U/a
кр1
— приведенная окружная скорость;
H
т
=
H
т
/U
2
—
коэффициент теоретического напора;
U
— окружная скорость рабочих
лопаток элементарной ступени.
ISSN 0236-3941. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. “Машиностроение”. 2010. № 3 77
