Comprehensive Methodology for Turboexpander Units Flow Parts Designing
The author's comprehensive methodology for designing the flow parts of turboexpander units, the main elements of which are a centripetal turbine and a centrifugal compressor, is presented. The methodology includes mathematical methods and models of various levels of complexity, from one-dimensi...
Saved in:
| Date: | 2026 |
|---|---|
| Main Authors: | , , , , , |
| Format: | Article |
| Language: | English |
| Published: |
Інститут енергетичних машин і систем ім. А. М. Підгорного Національної академії наук України
2026
|
| Online Access: | https://journals.uran.ua/jme/article/view/328248 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Journal of Mechanical Engineering |
Institution
Journal of Mechanical Engineering| _version_ | 1856543368818982912 |
|---|---|
| author | Русанов, Р. А. Моісеєв, С. В. Купригін, О. В. Калямін, Д. В. Бурняшев, А. В. Новіков, М. К. |
| author_facet | Русанов, Р. А. Моісеєв, С. В. Купригін, О. В. Калямін, Д. В. Бурняшев, А. В. Новіков, М. К. |
| author_sort | Русанов, Р. А. |
| baseUrl_str | |
| collection | OJS |
| datestamp_date | 2026-01-27T10:13:35Z |
| description | The author's comprehensive methodology for designing the flow parts of turboexpander units, the main elements of which are a centripetal turbine and a centrifugal compressor, is presented. The methodology includes mathematical methods and models of various levels of complexity, from one-dimensional to spatial ones, as well as experimental research. The calculation of three-dimensional viscous flow is performed using the method of numerical integration of the averaged Navier-Stokes equations and Menter’s differential turbulence model. The spatial shape of the turbine and compressor is described using the method for which the initial data is given as a limited number of parameterized values. An example of the developed flow part, which has high gas-dynamic efficiency in a wide range of operating modes and corresponds to the best world analogues in terms of its characteristics, is given. It is shown that the calculated gas-dynamic characteristics are in satisfactory agreement with the experimental data. A database of highly efficient flow parts of turbines and compressors, which are used as prototypes in the creation of new modern turboexpander units, has been created. |
| first_indexed | 2025-07-17T11:57:07Z |
| format | Article |
| id | journalsuranuajme-article-328248 |
| institution | Journal of Mechanical Engineering |
| language | English |
| last_indexed | 2026-02-08T08:02:07Z |
| publishDate | 2026 |
| publisher | Інститут енергетичних машин і систем ім. А. М. Підгорного Національної академії наук України |
| record_format | ojs |
| spelling | journalsuranuajme-article-3282482026-01-27T10:13:35Z Comprehensive Methodology for Turboexpander Units Flow Parts Designing Комплексна методологія проєктування проточних частин турбодетандерних установок Комплексна методологія проєктування проточних частин турбодетандерних установок Русанов, Р. А. Моісеєв, С. В. Купригін, О. В. Калямін, Д. В. Бурняшев, А. В. Новіков, М. К. The author's comprehensive methodology for designing the flow parts of turboexpander units, the main elements of which are a centripetal turbine and a centrifugal compressor, is presented. The methodology includes mathematical methods and models of various levels of complexity, from one-dimensional to spatial ones, as well as experimental research. The calculation of three-dimensional viscous flow is performed using the method of numerical integration of the averaged Navier-Stokes equations and Menter’s differential turbulence model. The spatial shape of the turbine and compressor is described using the method for which the initial data is given as a limited number of parameterized values. An example of the developed flow part, which has high gas-dynamic efficiency in a wide range of operating modes and corresponds to the best world analogues in terms of its characteristics, is given. It is shown that the calculated gas-dynamic characteristics are in satisfactory agreement with the experimental data. A database of highly efficient flow parts of turbines and compressors, which are used as prototypes in the creation of new modern turboexpander units, has been created. Представлено авторську комплексну методологію проєктування проточних частин турбодетандерних агрегатів, основними елементами яких є доцентрова турбіна і відцентровий компресор. Методологія включає математичні методи і моделі різних рівнів складності – від одновимірних до просторових, а також експериментальні дослідження. Розрахунок тривимірної в’язкої течії виконується за допомогою методу чисельного інтегрування осереднених рівнянь Нав’є-Стокса і диференційної моделі турбулентності Ментера. Опис просторової форми турбіни і компресора здійснюється з використанням методу вихідних даних, для якого існує обмежена кількість параметризованих величин. Наведено приклад розробленої проточної частини, яка має високу газодинамічну ефективність у широкому діапазоні режимів роботи і за своїми характеристиками відповідає кращим світовим аналогам. Показано, що розрахункові газодинамічні характеристики задовільно співпадають з експериментальними даними. Створено базу даних високоефективних проточних частин турбін і компресорів, які використовуються як прототипи при створені нових сучасних турбодетандерних установок. Представлено авторську комплексну методологію проєктування проточних частин турбодетандерних агрегатів, основними елементами яких є доцентрова турбіна і відцентровий компресор. Методологія включає математичні методи і моделі різних рівнів складності – від одновимірних до просторових, а також експериментальні дослідження. Розрахунок тривимірної в’язкої течії виконується за допомогою методу чисельного інтегрування осереднених рівнянь Нав’є-Стокса і диференційної моделі турбулентності Ментера. Опис просторової форми турбіни і компресора здійснюється з використанням методу вихідних даних, для якого існує обмежена кількість параметризованих величин. Наведено приклад розробленої проточної частини, яка має високу газодинамічну ефективність у широкому діапазоні режимів роботи і за своїми характеристиками відповідає кращим світовим аналогам. Показано, що розрахункові газодинамічні характеристики задовільно співпадають з експериментальними даними. Створено базу даних високоефективних проточних частин турбін і компресорів, які використовуються як прототипи при створені нових сучасних турбодетандерних установок. Інститут енергетичних машин і систем ім. А. М. Підгорного Національної академії наук України 2026-01-27 Article Article application/pdf https://journals.uran.ua/jme/article/view/328248 Journal of Mechanical Engineering; Vol. 28 No. 1 (2025); 6-18 Проблемы машиностроения; Том 28 № 1 (2025); 6-18 Проблеми машинобудування; Том 28 № 1 (2025); 6-18 2709-2992 2709-2984 en https://journals.uran.ua/jme/article/view/328248/317973 Copyright (c) 2025 Р. А. Русанов, С. В. Моісеєв, О. В. Купригін, Д. В. Калямін, А. В. Бурняшев, М. К. Новіков http://creativecommons.org/licenses/by-nd/4.0 |
| spellingShingle | Русанов, Р. А. Моісеєв, С. В. Купригін, О. В. Калямін, Д. В. Бурняшев, А. В. Новіков, М. К. Comprehensive Methodology for Turboexpander Units Flow Parts Designing |
| title | Comprehensive Methodology for Turboexpander Units Flow Parts Designing |
| title_alt | Комплексна методологія проєктування проточних частин турбодетандерних установок Комплексна методологія проєктування проточних частин турбодетандерних установок |
| title_full | Comprehensive Methodology for Turboexpander Units Flow Parts Designing |
| title_fullStr | Comprehensive Methodology for Turboexpander Units Flow Parts Designing |
| title_full_unstemmed | Comprehensive Methodology for Turboexpander Units Flow Parts Designing |
| title_short | Comprehensive Methodology for Turboexpander Units Flow Parts Designing |
| title_sort | comprehensive methodology for turboexpander units flow parts designing |
| url | https://journals.uran.ua/jme/article/view/328248 |
| work_keys_str_mv | AT rusanovra comprehensivemethodologyforturboexpanderunitsflowpartsdesigning AT moíseêvsv comprehensivemethodologyforturboexpanderunitsflowpartsdesigning AT kuprigínov comprehensivemethodologyforturboexpanderunitsflowpartsdesigning AT kalâmíndv comprehensivemethodologyforturboexpanderunitsflowpartsdesigning AT burnâševav comprehensivemethodologyforturboexpanderunitsflowpartsdesigning AT novíkovmk comprehensivemethodologyforturboexpanderunitsflowpartsdesigning AT rusanovra kompleksnametodologíâproêktuvannâprotočnihčastinturbodetandernihustanovok AT moíseêvsv kompleksnametodologíâproêktuvannâprotočnihčastinturbodetandernihustanovok AT kuprigínov kompleksnametodologíâproêktuvannâprotočnihčastinturbodetandernihustanovok AT kalâmíndv kompleksnametodologíâproêktuvannâprotočnihčastinturbodetandernihustanovok AT burnâševav kompleksnametodologíâproêktuvannâprotočnihčastinturbodetandernihustanovok AT novíkovmk kompleksnametodologíâproêktuvannâprotočnihčastinturbodetandernihustanovok |