Авторы

Алгоритм и примеры многопараметрической автоматизированной расчетной оптимизации компрессорных ступеней с осерадиальными рабочими колесами турбодетандерных агрегатов

DOI: 10.17586/1606-4313-2022-21-2-27-34
УДК 621.573

Алгоритм и примеры многопараметрической автоматизированной расчетной оптимизации компрессорных ступеней с осерадиальными рабочими колесами турбодетандерных агрегатов

Данилишин А.М., Кожухов Ю.В.

Ссылка для цитирования: Данилишин А.М., Кожухов Ю.В. Алгоритм и примеры многопараметрической автоматизированной расчетной оптимизации компрессорных ступеней с осерадиальными рабочими колесами турбодетандерных агрегатов. // Вестник Международной академии холода. 2022. № 2. С. 27-34. DOI: 10.17586/1606-4313-2022-21-2-27-34

Аннотация
Исследование представляет алгоритм и результаты многопараметрической оптимизации высокорасходных модельных ступеней центробежного компрессора. Представлено использование CADпараметризированной модели компрессорной ступени в процедуре автоматизированной расчетной оптимизации методом AMO– AdaptiveMultiple-Objectiveв комплексе Ansys. Для прогнозирования эффективности компрессорной ступени на расчетном режиме используется вязкий трехмерный CFD расчет. В качестве целевой функции задачи оптимизации выбран КПД ступени по полным параметрам и ограничение по коэффициенту политропного напора по полным параметрам. С помощью алгоритма выполнено совершенствованиемодельных ступеней центробежного компрессора. В результате повышен КПД на 1,5-2,5%, и расширена зона энергоэффективной работы ступеней на 30-60%. Результаты исследования показали, что расчетная оптимизация может успешно применяться при доводке проектируемой проточной части центробежного компрессора для получения наивысших показателей эффективности.

Ключевые слова: расчетная оптимизация, многопараметрическая оптимизация, турбодетандерный агрегат, компрессорная ступень, рабочее колесо.

Список литературы

1. Хетагуров В.А., Слугин П.П., Воронцов М.А., Кубанов А.Н. Опыт и перспективы применения турбодетандерных агрегатов на промысловых технологических объектах газовой промышленности России. // Газовая промышленность. 2018. Т. 11, № 777. С. 14-22.

2. Trigg M.A., Tubby G.R., Sheard A.G. Automatic genetic optimization approach to two-dimensional blade profile design for steam turbines // J. Turbomach. 1999.

3. Pierret S., Van den Braembussche R.A. Turbomachinery blade design using a navier-stokes solver and artificial neural network // J. Turbomach. 1999.

4. Bonaiuti D. et al. Analysis and optimization of transonic centrifugal compressor impellers using the design of experiments technique // J. Turbomach. 2006.

5. Kim J.H., Choi J.H., Kim K.Y. Design optimization of a centrifugal compressor impeller using radial basis neural network method // Proceedings of the ASME Turbo Expo. 2009.

6. Kim J.H. et al. Multi-objective optimization of a centrifugal compressor impeller through evolutionary algorithms // Proc. Inst. Mech. Eng. Part A J. Power Energy. 2010.

7. Федечкин К.С., Фаррахов Ф.А., Егоров И.Н., Кретинин Г.В. Оптимизации геометрических параметров диагонального компрессора. Авиадвигатели XXIвека. Москва 24-27 ноября 2015 г. Сборник тезисов докладов. М.: ЦИАМ, 2015. 1133 с.

8. Elfert M. идр.Experimental and numerical verification of an optimization of a fast rotating high-performance radial compressor impeller // J. Turbomach. 2017.

9. Li X., Liu Z., Lin Y. Multipoint and Multiobjective Optimization of a Centrifugal Compressor Impeller Based on Genetic Algorithm // Math. Probl. Eng. 2017.

10. Hildebrandt A., Ceyrowsky T. One-dimensional and three- dimensional design strategies for pressure slope optimization of high-flow transonic centrifugal compressor impellers // J. Turbomach. 2019.

11. Danilishin A.M. et al. Design optimization opportunity of the end stage output plenum chamber of the centrifugal compressor for gas pumping unit // AIP Conference Proceedings. 2018. vol. 2007.

12. Vaszi Z., Szabó C., Varga A. Implementing the mathematical model of the throughput of compressor station aggregates // Nonlinear Anal. Model. Control. 2015. vol. 20, no. 2. p. 291-304.

13. Danilishin A.M. et al. The methodology for the existing complex pneumatic systems efficiency increase with the use of mathematical modeling // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2017. vol. 232, no. 1.

14. Симонов А.М. Исследование эффективности и оптимальное проектирование высоконапорных центробежных компрессорных ступеней. / Труды научной школы компрессоростроения СПбГПУ. Под ред. проф. Ю.Б. Галеркина. СПб.: СПбГПУ, 2010. С. 164-188.

15. Боровиков А.В. Улучшение эксплуатационных показателей компрессоров турбонаддува транспортных дизелей оптимизацией газодинамических, геометрических и режимных параметров. Дис. ... д-ра техн. наук : 05.04.02 СПб., 2005. 376 с.

16. Данилишин А.М., Кожухов Ю.В. Разработка параметрической модели проточной части двухзвенной ступени с осерадиальным рабочим колесом центробежного компрессора. // Территория «Нефтегаз». 2019; 1(1-2):12-18.

17. Menter F.R. Two-equation eddy-viscosity turbulence models for engineering applications // AIAA J. 1994.

Читать статью полностью