Численное исследование течения в проточной части центробежного нагнетателя природного газа при различных положениях входного направляющего аппарата

Рассмотрен вопрос о возможном расширении диапазона режимов работы центробежного нагнетателя природного газа за счет поворота лопаток входного направляющего аппарата при различных частотах вращения ротора. Приведена геометрия проточной части исследуемого объекта, полученная путем трехмерного сканирования. На ее основе построена численная модель и проанализировано влияние различных факторов постановки расчетной задачи на результаты моделирования течения газа в проточной части нагнетателя. Расчеты выполнены с использованием (k--ε)- и SST-моделей турбулентности при различных параметрах расчетной сетки и условиях осреднения параметров течения между расчетными доменами. Полученные результаты сравнивались с паспортными и эксплуатационными данными. Предложены рекомендации по постановке задачи моделирования, описаны результаты проведенных расчетов и построены характеристики центробежного нагнетателя при различных углах установки лопаток входного направляющего аппарата в широком диапазоне частот вращения ротора. Расписан возможный диапазон расширения режимов эксплуатации исследуемого нагнетателя, которые можно обеспечить путем варьирования положением входного направляющего аппарата

Литература

[1] Сальников С.Ю., Щуровский В.А. Проблемы поддержания работоспособности газокомпрессорного парка в современных условиях. Сб. докл. "Фундаментальные проблемы применения современных ГТУ в отечественной экономике --- результаты освоения и эксплуатации и задачи на будущее". Казань, 2017, с. 22--28.

[2] Галаев C.А. Численное моделирование течения вязкого газа в решетках осевых турбомашин: методика и результаты применения современных программных средств. Дис. ... канд. техн. наук. СПб., СПбГПУ, 2006.

[3] Крутиков М.В., Блинов В.Л. Моделирование процесса сжатия газа в проточной части центробежного нагнетателя с регулируемым входным направляющим аппаратом. МАиП ПСиМ. Мат. Междунар. науч.-практ. конф., 2018, № 1, с. 117--120. DOI: https://doi.org/10.26160/2587-7577-2019-2-117-120

[4] Зубков И.С., Блинов В.Л. Анализ путей повышения эффективности работы центробежного нагнетателя с использованием численного моделирования. Мат. Междунар. науч.-практ. конф. Даниловские чтения. Екатеринбург, УрФУ, 2018, с. 207--210.

[5] Шаманин С.Ю., Блинов В.Л. Моделирование процесса сжатия технологического газа в центробежном компрессоре Н-400-21-1С. Актуальные проблемы развития технических наук. Екатеринбург, УрФУ, 2018, с. 139--143.

[6] Сафиуллин А.Г. Повышение эффективности ступеней многовальных мультипликаторных центробежных компрессоров путем регулирования поворотом лопаток входного направляющего аппарата и диффузора. Дис. ... канд. техн. наук. Казань, АО "КМПО", 2003.

[7] Бондаренко Г.А., Довженко В.Н., Еременко Е.Н. Регулирование режима работы центробежных компрессорных установок. М., ЦИНТИхимнефтемаш, 1982.

[8] Шишкин В.М. Повышение эффективности центробежных компрессоров общего назначения при работе на нерасчетных режимах изменением закрутки потока в ступенях. Дис. ... канд. техн. наук. Казань, АО "Казанькомпрессормаш", АО "НИИтурбокомпрессор им. В.Б. Шнеппа", 1988.

[9] Крутиков М.В., Ледков Д.Е., Блинов В.Л. 3D-сканирование и доработка проточной части центробежного нагнетателя RF-2BB-36. Тр. Третьей науч.-техн. конф. молодых ученых УрФУ. Екатеринбург, УрФУ, 2018, с. 135--138.

[10] Блинов В.Л., Бродов Ю.М., Комаров О.В. и др. Выбор параметров расчетной модели при решении задач многокритериальной оптимизации плоских компрессорных решеток. Компрессорная техника и пневматика, 2015, № 1, с. 36--42.

[11] Bogdanets S.V., Blinov V.L., Komarov O.V., et al. Validation of a CFD model of a single stage centrifugal compressor by local flow parameters. EPJ Web Conf., 2019, vol. 196, art. 00026. DOI: https://doi.org/10.1051/epjconf/201919600026

[12] Дроздов Ю.В., Лунев А.Т. Учет реальных свойств сжимаемого газа в поэлементной модели центробежной ступени. Мат. конф. "Потребители--производители компрессоров и компрессорного оборудования", 2004, с. 213--219.

[13] Шишелов В.С., Блинов В.Л. Анализ результатов газодинамических испытаний центробежных компрессоров природного газа на конечное давление 9,8--11,8 МПа, установленных на магистральных газопроводах "Бованенково--Ухта" и "Ухта--Торжок". Мат. Междунар. конф. Рассохинские чтения. Ч. 1. Ухта, УГТУ, 2017, с. 265--271.

[14] Щуровский В.А., Сальников С.Ю., Барцев И.В. и др. Каталог газодинамических характеристик ЦБК природного газа. Пос. Развилка, ВНИИГАЗ, 2005.