Авторы

Верификации результатов численного моделирования малорасходной ступени центробежного компрессора с экспериментальными данными с помощью программных комплексов Numeca Fine/Turbo и Ansys CFX

DOI: 10.17586/1606-4313-2021-20-3-32-38
УДК 621.515

Верификации результатов численного моделирования малорасходной ступени центробежного компрессора с экспериментальными данными с помощью программных комплексов Numeca Fine/Turbo и Ansys CFX

Штаничев Р. А., Яблоков А. М., Садовский Н. И.

Ссылка для цитирования: Штаничев Р.А., Яблоков А.М., Садовский Н.И. Верификации результатов численного моделирования малорасходной ступени центробежного компрессора с экспериментальными данными с помощью программных комплексов Numeca Fine/Turbo и Ansys CFX // Вестник Международной академии холода. 2021. № 3. С. 32-38. DOI: 10.17586/1606-4313-2021-20-3-32-38

Аннотация
В статье приведена верификация результатов численного моделирования течения вязкого газа с результатами модельных испытаний малорасходной центробежной компрессорной ступени с условным коэффициентом расхода Ф = 0,009. Отличительной особенностью ступеней такого типа являются узкие каналы в рабочем колесе и неподвижных элементах, что вызывает повышенные потери трения и перетечек, по сравнению с высоко- и среднерасходными центробежными ступенями. Численное моделирование проводилось с помощью двух программных комплексов: NumecaFine/Turbo13.2 и Ansys CFX 19.2. Описаны использованные модули и особенности их применения в составе данных продуктов. Задача решалась в стационарной поставке с граничными условиями, максимально приближенными к эксперименту. Были построены геометрические и сеточные модели исследованной ступени. Газодинамические характеристики ступени– зависимости политропного коэффициента полезного действия и политропного напора от условного коэффициента расхода определялись по шести расчетным точкам. Полученные результаты сравниваются с экспериментальными данными по двум сечениям: за рабочим колесом и на выходе ступени.

Ключевые слова: центробежный компрессор, Numeca Fine/Turbo, Ansys CFX, малорасходная ступень.

Список литературы

1. Шустрова М.Л., Аминев И.М., Байтимиров А.Д.Средства численного моделирования гидродинамических параметров процессов // Вестник Казанского технологического университета. 2014. № 14. с. 221-224.

2. Яблоков А.М., Садовский Н.И., Кожухов Ю.В.Моделирование течения вязкого газа в модельных малорасходных ступенях центробежного компрессора // Территория Нефтегаз. 2019.№5. С. 28-35.

3. Яблоков А.М., Штаничев Р.А., Садовский Н.И., Кожухов Ю.В.Исследование влияния величины осевого зазора между покрывающим диском рабочего колеса и корпусом центробежного компрессора на газодинамические характеристики малорасходной модельной ступени // Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Серия: Машиностроение. 2020. № 5.

4. Иванов В.М., Кожухов Ю.В.Повышение качества проектирования малорасходных ступеней центробежных компрессоров путем создания базы данных виртуальных рабочих колес по результатам CFD-моделирования // Вестник Магнитогорского государственного технического университета им. Г.И. Носова. 2021. Т. 19. № 1. С. 83-93.

5. Yablokov A., Yanin I., Sadovskyi N., Kozhukhov Y., Nguyen M.H.Numerical characteristics of a centrifugal compressor with a low flow coefficient. E3S Web of Conferences. // International Scientific Conference on Energy, Environmental and Construction Engineering, EECE 2019. 2019.

6. Яблоков А.М., Кожухов Ю.В., Садовский Н.И.Численное исследование влияния эквивалентной песочной шероховатости рабочего колеса на характеристики малорасходной ступени центробежного компрессора // Вестник Международной академии холода. 2020. № 4. С. 3-11. DOI: 10.17586/1606‑4313‑2020‑19‑4-3-11

7. Xi G., Wang Z., Li X., & Wang S.Aerodynamic Design and Experimental Validation of Centrifugal Compressor Impellers with Small Flow Rate. // Turbomachinery, Parts A and B. 2009. Vol. 7. DOI:10.1115/gt2009-59785

8. Kiryll Kabalyk, Władysław Kryłłowicz.Numerical modeling of the performance of a centrifugal compressor impeller with low inlet flow coefficient. Transactions IFFM. 2016. No 131. P. 97-109.

9. Sundström E., Kerres B., Sanz S., & Mihăescu M.On the Assessment of Centrifugal Compressor Performance Parameters by Theoretical and Computational Models. // Turbomachinery. 2017. Vol. 2C: doi:10.1115/gt2017–65230.

10. Садовский Н.И.Повышение эффективности малорасходных ступеней центробежных компрессоров высокого и сверхвысокого давления на основе изучения влияния числа Рейнольдса и шероховатости на рабочие процессы: Автореф. дис… канд. техн. наук. СПбГТУ, 1994.

11. Испытание моделей Vсекции компрессора К150-271-1, IIэтап: Отчет / НЗЛ-ТМ-4327-73. Л., 1974. 19 с.

12. Галеркин Ю.Б., Кожухов Ю.В.Теория турбомашин. Основы теории турбокомпрессоров: учеб. пособие. Спб.: Изд-во Политехн. ун-та, 2013.

13. Гилева Л.В., Аксенов А.А., Кожухов Ю.В., Петров А.Ю.Исследование влияния пристеночного параметра y+ на результаты численного моделирования конфузорного течения во входном устройстве центробежного компрессора // Вестник Международной академии холода. 2020. № 1. С. 27-33.

14. Arnou D., Fabrie P., Le Sausse P., Clunet F. CFD comparison with centrifugal compressor measurements on a wide operating range. Johnson Controls Industries // EPJ Web Of Conferences. 2013. Vol. 45 p. 01059.

15. V.V.N.K. Satish Koyyalamudi, Quamber H. Nagpurwala.Stall Margin Improvement in a Centrifugal Compressor through Inducer Casing Treatment. // International Journal of Rotating Machinery, 2016. vol. 2016. 19 p. https://doi.org/10.1155/2016/2371524

16. Неверов В.В., Кожухов Ю.В., Яблоков А.М., Лебедев А.А.Расчетная модель при численной оптимизации рабочих колес центробежных компрессоров // Научно-технические ведомости Санкт-Петербургского государственного политехнического университета. 2016. № 4. C. 45-58.

Читать статью полностью