Влияние формы меридионального обвода направляющего аппарата на характер течения в сопловой решетке
Известно, что последние ступени мощных паровых турбин, работающие в области интенсивного изменения удельного объема, имеют разную высоту лопатки по входной и выходной кромкам. Обтекание таких решеток связано с дополнительными потерями у периферийной части решетки. Для исследования влияния формы мери...
Збережено в:
| Опубліковано в: : | Проблемы машиностроения |
|---|---|
| Дата: | 2015 |
| Автори: | , , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Російська |
| Опубліковано: |
Інстиут проблем машинобудування ім. А.М. Підгорного НАН України
2015
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/99241 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Влияние формы меридионального обвода направляющего аппарата на характер течения в сопловой решетке / А.В. Бойко, Ю.Н. Говорущенко, В.С. Баранник, А.Р. Хамидулин // Проблемы машиностроения. — 2015. — Т. 18, № 4/2. — С. 13-18. — Бібліогр.: 4 назв. — рос. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1859686157114146816 |
|---|---|
| author | Бойко, А.В. Говорущенко, Ю.Н. Баранник, В.С. Хамидулин, А.Р. |
| author_facet | Бойко, А.В. Говорущенко, Ю.Н. Баранник, В.С. Хамидулин, А.Р. |
| citation_txt | Влияние формы меридионального обвода направляющего аппарата на характер течения в сопловой решетке / А.В. Бойко, Ю.Н. Говорущенко, В.С. Баранник, А.Р. Хамидулин // Проблемы машиностроения. — 2015. — Т. 18, № 4/2. — С. 13-18. — Бібліогр.: 4 назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Проблемы машиностроения |
| description | Известно, что последние ступени мощных паровых турбин, работающие в области интенсивного изменения удельного объема, имеют разную высоту лопатки по входной и выходной кромкам. Обтекание таких решеток связано с дополнительными потерями у периферийной части решетки. Для исследования влияния формы меридионального обвода на вторичные течения использовались численные методы. Геометрические параметры направляющей решетки соответствуют второй ступени мощной паровой турбины с углом раскрытия приблизительно 450. Для упрощения исследования профиль направляющей лопатки был принят постоянным по высоте. За граничные условия приняты полное давление и полная температура на входе и статическое давление на выходе из решетки. Постановка задачи оптимизации требует серии дополнительных исследований. Для этого, помимо исходной решетки, к рассмотрению приняты еще два типа решеток с различными формами меридиональных обводов у периферийной области. Результаты расчетов показали существенное влияние формы меридионального обвода на вторичные течения. Кроме того, наблюдается повышение эффективности дополнительного варианта по сравнению с исходным. В дальнейшем данный вариант был принят как исходный для проведения задачи оптимизации. Построение формы меридионального обвода осуществлялось с помощью кривой Безье. Изменение формы кривой Безье проводилось путем варьирования координат опорных точек. Поиск оптимального решения выполнен с использованием теории планирования эксперимента и ЛПτ-поиска. В результате оптимизации получена решетка с формой меридионального обвода у периферийной части , потери которой на 7,5% в относительных величинах ниже исходного варианта. Для более детального анализа полученных результатов приведены распределение потерь по высоте направляющей решетки и линии тока в межлопаточном канале. Доказано, что оптимизация формы меридионального обвода у периферийной части решетки с использованием CFD и теории планирования эксперимента позволяет повысить эффективность изолированной турбинной решетки.
Розглянуто вплив форми меридіонального обводу направляючого апарату з розкриттям на характер течії в решітці. Проведена оптимізація меридіонального обводу даної решітки в периферійній області. Показано зменшення втрат від вторинних течій при використанні оптимальної форми розкриття проточної частини. Наведені картина ліній току в міжлопатковому каналі та розподіл втрат по висоті для початкового та оптимального варіантів направляючої решітки.
It is known, that last stages of the powerful steam turbine, working in zone of specific volume significant changing, has different blade height of the TE and LE. The wrapping of this cascade are accompanied by additional losses at shroud section of cascade. Numerical methods were used to investigate the effect of meridional shape influence on the secondary flows. The geometrical parameters of nozzle cascade were taken from second stage powerful steam turbine with opening angle about 450. To simplify the research constant height shape of nozzle profile was accepted. The boundary conditions as inlet total pressure, inlet total temperature and outlet static pressure were assigned. Formulation of the optimization task requires a series of additional studies. For this, in addition to the origin nozzle two variants of nozzle cascade with different meridional shroud shape were made. The results of research shown the significant influence of the meridional shape of the inlet cascade part on the secondary flow. Moreover, the improvement of efficiency in additional variant was observed. For future optimization task this variant as initial was accepted. The meridional shape was created with using cubic Bezier curve. The coordinates of reference points for Bezier curve form changing were used. The optimal variant search was occurred with using experiment planning theory method and LPτ sequence. As the result of the optimization a new shroud meridional shape with the losses decrease of 7.5% (in relative values) compared to the original design was obtained. For a detailed analysis of the obtained results the height distribution of losses and streamline visualization in nozzle cascade were listed. It is proved, that optimization of the shroud meridional shape using CFD and experiment planning theory method allows to increasing efficiency of the isolated turbine cascade.
|
| first_indexed | 2025-11-30T22:36:53Z |
| format | Article |
| fulltext |
АЭРО- И ГИДРОМЕХАНИКА В ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ МАШИНАХ
ISSN 0131–2928. Пробл. машиностроения, 2015, Т. 18, № 4/2 13
А. В. Бойко, д-р техн. наук
Ю. Н. Говорущенко, канд. техн. наук
В. С. Баранник
А. Р. Хамидулин
Национальный технический универ-
ситет «Харьковский политехнический
институт»
e-mail: anatoliboiko@yahoo.com,
valentin.barannik@gmail.com
Ключові слова: останні ступені парової ту-
рбіни, кут розкриття, форма меридіонально-
го обводу, вторинні течії, метод теорії пла-
нування експерименту, оптимізаційна задача.
УДК 621.165
ВЛИЯНИЕ ФОРМЫ
МЕРИДИОНАЛЬНОГО ОБВОДА
НАПРАВЛЯЮЩЕГО АППАРАТА НА
ХАРАКТЕР ТЕЧЕНИЯ В СОПЛОВОЙ
РЕШЕТКЕ
Розглянуто вплив форми меридіонального обводу направляю-
чого апарату з розкриттям на характер течії в решітці.
Проведена оптимізація меридіонального обводу даної решітки
в периферійній області. Показано зменшення втрат від вто-
ринних течій при використанні оптимальної форми розкрит-
тя проточної частини. Наведені картина ліній току в міжло-
патковому каналі та розподіл втрат по висоті для початко-
вого та оптимального варіантів направляючої решітки.
Введение
Последние ступени мощных паровых турбин, работающие в области интенсивного изменения
удельного объема, выполняют с различной высотой лопатки по входной и выходной кромкам, что и
определяет меридиональное раскрытие проточной части.
Как правило, переход от входной к выходной кромке имеет прямолинейную конусную форму.
Обтекание таких решеток потоком вязкой жидкости связано с дополнительными потерями, приводя-
щими к снижению эффективности как ступени, так и турбины в целом.
В 60-е годы прошлого столетия проведен ряд физических экспериментов, которые подтвер-
дили существенное влияние угла раскрытия проточной части и величины перекрыши на характер те-
чения в ступени [1, 2]. Указанные экспериментальные исследования подтвердили необходимость ре-
шения задачи нахождения оптимальной формы меридионального раскрытия проточной части с це-
лью повышения ее эффективности.
Развитые в последнее десятилетие методы вычислительной гидродинамики (CFD) позволяют
ставить задачу нахождения оптимальной формы меридиональных обводов без существенных матери-
альных затрат. При этом огромное значение имеет проверка достоверности расчетных исследований
с физической картиной течения в решетках турбомашин [3].
Постановка задачи
Как объект исследования была выбрана направляющая решетка второй ступени ЦНД турбины
К-1250-6,9/2,5 с раскрытием проточной части порядка 45°. Цель исследования – изучение характера
вторичных течений в периферийной части межлопаточного канала, вызванных отрывом потока во
входном участке решетки. Направляющий аппарат данной ступени имеет переменный по высоте
профиль. Так как целью исследования было изучение концевых потерь в решетке, для упрощения
задачи было решено выполнить перо лопатки с постоянным профилем по высоте. Принятое допуще-
ние в основном связано с профильными потерями и несущественно влияет на характер течения в
прикорневых областях и величину концевых потерь, однако заметно упрощает задачу построения
сеток в изучаемой области течения рабочего тела.
Параметры решетки соответствуют:
− шаг решетки t = 0,079115 м;
− относительный шаг t/b = 0,79123;
− эффективный угол выхода потока α1э = 15,2055°;
− горло решетки a = 0,0207504 м;
− высота направляющей лопатки по входной кромке l1 = 0,277 м;
© А. В. Бойко, Ю. Н. Говорущенко, В. С. Баранник, А. Р. Хамидулин, 2015
АЭРО- И ГИДРОМЕХАНИКА В ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ МАШИНАХ
ISSN 0131–2928. Пробл. машиностроения, 2015, Т. 18, № 4/2 14
− высота направляющей лопатки по вы-
ходной кромке l2 = 0,335;
− угол установки αy = 55°.
Граничные условия при поста-
новке задачи выбраны следующие:
− полное давление на входе в решетку
P0
* = 1,2 атм;
− полная температура на входе
P1 = 1 атм;
− статическое давление на выходе
T0
* = 40 °C.
Выбор параметров расчетной области
Одним из важнейших моментов
исследования структуры течения в тур-
бинных решетках с использованием CFD
является определение параметров ячеек
расчетной области, что напрямую связано
с качеством расчетного исследования.
При этом основным критерием
качества принималось значение парамет-
ра y+, который в нашем случае в первом
приближении был равен 20, что является
удовлетворительным при определении
структуры течения, однако может дать существенную погрешность при определении потерь в решет-
ке, а значит, при решении задачи оптимизации.
Одним из путей повышения качества расчетного исследования является увеличение количе-
ства расчетных элементов, то есть уменьшение их размера. Данный подход неизбежно приводит к
увеличению требований к вычислительной технике и длительности времени расчетов.
Следует подчеркнуть, что данная ступень работает в зоне автомодельности (Re ≈ 106), в кото-
рой число Рейнольдса незначительно влияет на величину потерь в решетке. Изменение масштаба
объекта исследования в 10 раз позволило остаться в зоне автомодельности (Re ≈ 105), увеличив при
этом качество расчетной сетки путем уменьшения размеров ее ячеек. В нашем исследовании количе-
ство ячеек составляет 1 млн.
На рис. 1 приведено распределение потерь по высоте лопатки для ва-
риантов с различным значением величины y+.
Как видно из рисунка, уменьшение параметра y+, напрямую связан-
ное с масштабированием лопатки, привело к изменению значения инте-
гральных потерь. При этом качественная картина течения существенно не
изменилась, что говорит о возможности использования масштабированной
расчетной модели.
Как показывают исследования, проведенные на кафедре турбино-
строения НТУ «ХПИ», наибольшее совпадение с физическим эксперимен-
том при использовании выбранной модели турбулентности достигается при
значении y+ < 1, что соответствует масштабированной модели решетки.
Исходя из этого все дальнейшие исследования проводились с ис-
пользованием масштабированной модели решетки.
Предварительные расчеты
Постановка оптимизационной задачи подразумевает проведение ряда
предварительных расчетов по влиянию формы раскрытия направляющего
аппарата и выбору необходимого и достаточного количества варьируемых
параметров.
Потери, %
x/l
Рис. 1. Распределение потерь по высоте лопатки
Рис. 2. Схематическое
изображение
вариантов раскрытия
АЭРО- И ГИДРОМЕХАНИКА В ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ МАШИНАХ
ISSN 0131–2928. Пробл. машиностроения, 2015, Т. 18, № 4/2 15
Для предварительного анали-
за влияния формы раскрытия про-
точной части к рассмотрению, поми-
мо исходного варианта 2, были при-
няты еще два типа обвода 1 и 3, изо-
браженных на рис. 2.
Сравнение полученных ре-
зультатов производилось по распре-
делению потерь по высоте лопатки
(рис. 3). Так как изменение геомет-
рии межлопаточного канала проис-
ходило только в периферийной об-
ласти канала, потери в ядре потока и
в корневой области остаются посто-
янными. Изменение значения инте-
гральных потерь происходит из-за
влияния различных типов раскрытия
проточной части на структуру тече-
ния потока на периферии лопаток.
Из рис. 3 видно, что измене-
ние формы раскрытия существенно
влияет на структуру течения в пери-
ферийной области решетки. При этом
вогнутое плавное изменение мери-
дионального обвода приводит к
уменьшению величины потерь в периферийной области по сравнению с исходным вариантом. В свою
очередь, решетка типа 1 (выпуклое изменение меридиональных обводов) имеет выше значение по-
терь, что приводит к существенному увеличению значения интегральных потерь. Ниже приведены
результаты предварительных расчетов. Для более детального анализа структуры течения в рассмот-
ренных вариантах на рис. 4 приведено распределение линий тока в канале направляющей решетки.
Результаты тестовых расчетов
Профиль Исходный Решетка типа 1 Решетка типа 2
Потери, % 6,14750 6,10812 7,64754
Из рис. 4 видно, что причиной резкого увеличения потерь решетки типа 1 является отрыв по-
тока во входной ее части, который в дальнейшем развивается в мощную вихревую структуру. Подоб-
ный срыв потока наблюдается и в исходной решетке, однако его интенсивность значительно ниже.
Структура течения решетки типа 3 с гладким вогнутым изменением меридионального обвода являет-
ся достаточно плавной без образования отрывов, что приводит к положительному эффекту.
Оптимизация формы меридионального обвода
В результате предварительных расчетов получена качественная форма меридионального об-
вода, соответствующая меньшему значению интегральных потерь относительно исходной решетки.
При оптимизации за основу взята эта форма.
Построение формы меридионального обвода осуществлялось с помощью кривой Безье, опи-
рающейся на полигон, образованный точками (рис. 5). В общем случае параметрическая модель ме-
ридионального обвода позволяет варьировать четырьмя точками в осевом и радиальном направлени-
ях (итого 8 параметров).
При проведении всех расчетов за ограничение приняты координаты точек входной и выход-
ной кромок (1 и 4), а изменение формы раскрытия проточной части осуществлялось варьированием
координат двух промежуточных точек (2 и 3), что позволяет производить построение формы обвода
любой сложности.
Рис. 3. Распределение потерь по высоте
при различных формах меридионального обвода:
–––––– исходный вариант;
– – – – – решетка типа 1; ⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅ решетка типа 3
АЭРО- И ГИДРОМЕХАНИКА В ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ МАШИНАХ
ISSN 0131–2928. Пробл. машиностроения, 2015, Т. 18, № 4/2 16
Поиск оптимального решения производили с использованием теории планирования экспери-
мента и ЛП – поиска [4].
Результаты первой итерации оптимизации показали возможность повышения эффективности
турбинной решетки на 4,25% в относительных величинах. Помимо этого, было замечено, что все рас-
считываемые точки плана, имеющие КПД выше исходного варианта, устремлялись в сторону равен-
ства нулю радиальной составляющей потока на входе и выходе из решетки.
Так как в качестве кривой, описывающей форму меридионального обвода, использовалась
кривая Безье, то для обеспечения радиальной составляющей потока, равной нулю, радиальные коор-
динаты варьируемых точек 2 и 3 (рис. 5) были приняты равными радиальным координатам точек
входной и выходной кромок соответственно.
Исходя из вышесказанного поиск оптимальной формы заключался в варьировании двух пара-
метров по оси Х, позволяющих получать достаточно большое количество различных форм меридио-
нального обвода решетки при равенстве нулю радиальной составляющей потока на входе и выходе из
решетки.
а)
б)
в)
Рис. 4. Линии тока в рассмотренных вариантах:
а) – исходная решетка 2; б) – решетка типа 3; в) – решетка типа 1
АЭРО- И ГИДРОМЕХАНИКА В ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ МАШИНАХ
ISSN 0131–2928. Пробл. машиностроения, 2015, Т. 18, № 4/2 17
Оптимизация в этой постановке показала, что сохранение осевого входа и выхода потока по-
зволяет достичь повышения эффективности решетки на 7,5% относительно исходного варианта.
Для анализа полученных результатов приведены распределение линий тока в межлопаточном
канале и потерь по высоте лопатки для исходного и оптимального вариантов (рис. 6 и 7).
Из рис. 6 и 7 видно, что оптимальный вариант имеет значительно меньшее значение потерь в
периферийной области решетки. Неожиданный и очень интересный результат данного исследования
– возможность существенного влияния на величину пика вторичных потерь в периферийной зоне
Рис. 5. Построение изменяющейся
формы меридионального обвода
Рис. 6. Распределение потерь по высоте лопатки
а)
б)
Рис. 7. Линии тока в межлопаточном канале:
а) – исходный вариант; б) – оптимальный вариант
АЭРО- И ГИДРОМЕХАНИКА В ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ МАШИНАХ
ISSN 0131–2928. Пробл. машиностроения, 2015, Т. 18, № 4/2 18
решетки. Данное уменьшение интенсивности вторичных явлений вызвано более благоприятным без-
отрывным течением во входном участке.
Полученные результаты хорошо согласуются с работой [2]. Согласно данной работе поджатие
потока на выходе из направляющего аппарата путем искривления периферийного обвода положи-
тельно сказывается на эффективности решетки. Однако исследуемая в работе [2] решетка имела дос-
таточно большую кривизну обвода во входной части решетки, что сопровождалось отрывом потока и
сводило на нет положительный эффект от поджатия потока на выходе. Как видно из рис. 7, опти-
мальный вариант сочетает в себе поджатие потока на выходе из решетки наряду с устранением вих-
ревой структуры на входе.
На основе проведенных исследований установлено:
− оптимизация формы меридионального обвода проточной части является существенным резервом
повышения эффективности проточной части турбомашин;
− предложенный алгоритм оптимизации даже по двум варьируемым параметрам и описание формы
меридионального обвода проточной части с помощью кривой Безье (с использованием при поиске
оптимального решения теории планирования эксперимента и ЛПτ-поиска экстремума) позволили
получить оптимальную форму меридионального обвода, при которой интегральные потери по
сравнению с исходным вариантом уменьшены на 7,5% в относительных величинах.
Литература
1. Кириллов, И. И. Теория турбомашин / И. И. Кириллов.– Л.: Машиностроение, 1972. – 536 с.
2. Топунов, А. М. Управление потоком в тепловых турбинах / А. М. Топунов, Б. А. Тихомиров.– Л.: Машино-
строение, 1979. – 151 с.
3. Бойко, А. В. Применение вычислительной аэродинамики к оптимизации лопаток турбомашин / А. В. Бойко,
Ю. Н. Говорущенко, М. В. Бурлака. – Харьков: НТУ «ХПИ», 2012. – 192 с.
4. Бойко, А. В. Повышение точности формальной макромодели при планировании эксперимента / А. В. Бойко,
А. П. Усатый, В. С. Баранник // Вестн. НТУ «ХПИ». Энерг. и теплотехн. процессы и оборудование. – 2013. –
№ 12 (986). – С. 5–9.
Поступила в редакцию 01.10.15
1 А. А. Карпик
2 В. А. Яковлев, канд. техн. наук
2 Ю. С. Воробьев, д-р техн. наук
1 Национальный технический университет
«Харьковский политехнический институт»
e-mail: karpikann@gmail.com
2 Институт проблем машиностроения
им. А. Н. Подгорного НАН Украины,
г. Харьков,
e-mail: yava@ipmach.kharkov.ua;
vorobiev@ipmach.kharkov.ua
Ключові слова: осьовий компресор, лопатковий
апарат, решітка профілів, в’язкий потік, чисельне
моделювання, нестаціонарність.
УДК 533.6
АНАЛИЗ ГАЗОДИНАМИЧЕСКОЙ
СТРУКТУРЫ ПОТОКА В РЕШЕТКАХ
ПРОФИЛЕЙ ОСЕВОГО
КОМПРЕССОРА ГАЗОТУРБИННОГО
ДВИГАТЕЛЯ
Виконано чисельне дослідження тривимірної в’язкої течії в
решітках осьового компресора низького тиску на основі
системи нестаціонарних рівнянь Нав’є–Стокса, осередне-
них за Рейнольдсом. Проведено розрахунок в нестаціонар-
ній тривимірній постановці за допомогою програмного
комплексу F. Визначено несприятливі області течії газу в
міжлопатковому каналі та причини нерівномірності роз-
поділення швидкості та тиску.
Введение
Особенностью течения в решетках турбомашин и компрессоров является силовое взаимодей-
ствие между движущимся потоком и упругими элементами – лопатками. Существенное влияние на
структуру потока оказывает нестационарное аэродинамическое взаимодействие движущихся реше-
ток. При относительном перемещении лопаточных венцов в межлопаточных каналах происходит
© А. А. Карпик, В. А. Яковлев, Ю. С. Воробьев, 2015
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-99241 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 0131-2928 |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-11-30T22:36:53Z |
| publishDate | 2015 |
| publisher | Інстиут проблем машинобудування ім. А.М. Підгорного НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Бойко, А.В. Говорущенко, Ю.Н. Баранник, В.С. Хамидулин, А.Р. 2016-04-25T13:43:54Z 2016-04-25T13:43:54Z 2015 Влияние формы меридионального обвода направляющего аппарата на характер течения в сопловой решетке / А.В. Бойко, Ю.Н. Говорущенко, В.С. Баранник, А.Р. Хамидулин // Проблемы машиностроения. — 2015. — Т. 18, № 4/2. — С. 13-18. — Бібліогр.: 4 назв. — рос. 0131-2928 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/99241 621.165 Известно, что последние ступени мощных паровых турбин, работающие в области интенсивного изменения удельного объема, имеют разную высоту лопатки по входной и выходной кромкам. Обтекание таких решеток связано с дополнительными потерями у периферийной части решетки. Для исследования влияния формы меридионального обвода на вторичные течения использовались численные методы. Геометрические параметры направляющей решетки соответствуют второй ступени мощной паровой турбины с углом раскрытия приблизительно 450. Для упрощения исследования профиль направляющей лопатки был принят постоянным по высоте. За граничные условия приняты полное давление и полная температура на входе и статическое давление на выходе из решетки. Постановка задачи оптимизации требует серии дополнительных исследований. Для этого, помимо исходной решетки, к рассмотрению приняты еще два типа решеток с различными формами меридиональных обводов у периферийной области. Результаты расчетов показали существенное влияние формы меридионального обвода на вторичные течения. Кроме того, наблюдается повышение эффективности дополнительного варианта по сравнению с исходным. В дальнейшем данный вариант был принят как исходный для проведения задачи оптимизации. Построение формы меридионального обвода осуществлялось с помощью кривой Безье. Изменение формы кривой Безье проводилось путем варьирования координат опорных точек. Поиск оптимального решения выполнен с использованием теории планирования эксперимента и ЛПτ-поиска. В результате оптимизации получена решетка с формой меридионального обвода у периферийной части , потери которой на 7,5% в относительных величинах ниже исходного варианта. Для более детального анализа полученных результатов приведены распределение потерь по высоте направляющей решетки и линии тока в межлопаточном канале. Доказано, что оптимизация формы меридионального обвода у периферийной части решетки с использованием CFD и теории планирования эксперимента позволяет повысить эффективность изолированной турбинной решетки. Розглянуто вплив форми меридіонального обводу направляючого апарату з розкриттям на характер течії в решітці. Проведена оптимізація меридіонального обводу даної решітки в периферійній області. Показано зменшення втрат від вторинних течій при використанні оптимальної форми розкриття проточної частини. Наведені картина ліній току в міжлопатковому каналі та розподіл втрат по висоті для початкового та оптимального варіантів направляючої решітки. It is known, that last stages of the powerful steam turbine, working in zone of specific volume significant changing, has different blade height of the TE and LE. The wrapping of this cascade are accompanied by additional losses at shroud section of cascade. Numerical methods were used to investigate the effect of meridional shape influence on the secondary flows. The geometrical parameters of nozzle cascade were taken from second stage powerful steam turbine with opening angle about 450. To simplify the research constant height shape of nozzle profile was accepted. The boundary conditions as inlet total pressure, inlet total temperature and outlet static pressure were assigned. Formulation of the optimization task requires a series of additional studies. For this, in addition to the origin nozzle two variants of nozzle cascade with different meridional shroud shape were made. The results of research shown the significant influence of the meridional shape of the inlet cascade part on the secondary flow. Moreover, the improvement of efficiency in additional variant was observed. For future optimization task this variant as initial was accepted. The meridional shape was created with using cubic Bezier curve. The coordinates of reference points for Bezier curve form changing were used. The optimal variant search was occurred with using experiment planning theory method and LPτ sequence. As the result of the optimization a new shroud meridional shape with the losses decrease of 7.5% (in relative values) compared to the original design was obtained. For a detailed analysis of the obtained results the height distribution of losses and streamline visualization in nozzle cascade were listed. It is proved, that optimization of the shroud meridional shape using CFD and experiment planning theory method allows to increasing efficiency of the isolated turbine cascade. ru Інстиут проблем машинобудування ім. А.М. Підгорного НАН України Проблемы машиностроения Аэро- и гидромеханика в энергетических машинах Влияние формы меридионального обвода направляющего аппарата на характер течения в сопловой решетке Influence of the meridional shape of the nozzle cascade on the NOZZLE cascade flow structure Article published earlier |
| spellingShingle | Влияние формы меридионального обвода направляющего аппарата на характер течения в сопловой решетке Бойко, А.В. Говорущенко, Ю.Н. Баранник, В.С. Хамидулин, А.Р. Аэро- и гидромеханика в энергетических машинах |
| title | Влияние формы меридионального обвода направляющего аппарата на характер течения в сопловой решетке |
| title_alt | Influence of the meridional shape of the nozzle cascade on the NOZZLE cascade flow structure |
| title_full | Влияние формы меридионального обвода направляющего аппарата на характер течения в сопловой решетке |
| title_fullStr | Влияние формы меридионального обвода направляющего аппарата на характер течения в сопловой решетке |
| title_full_unstemmed | Влияние формы меридионального обвода направляющего аппарата на характер течения в сопловой решетке |
| title_short | Влияние формы меридионального обвода направляющего аппарата на характер течения в сопловой решетке |
| title_sort | влияние формы меридионального обвода направляющего аппарата на характер течения в сопловой решетке |
| topic | Аэро- и гидромеханика в энергетических машинах |
| topic_facet | Аэро- и гидромеханика в энергетических машинах |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/99241 |
| work_keys_str_mv | AT boikoav vliânieformymeridionalʹnogoobvodanapravlâûŝegoapparatanaharaktertečeniâvsoplovoirešetke AT govoruŝenkoûn vliânieformymeridionalʹnogoobvodanapravlâûŝegoapparatanaharaktertečeniâvsoplovoirešetke AT barannikvs vliânieformymeridionalʹnogoobvodanapravlâûŝegoapparatanaharaktertečeniâvsoplovoirešetke AT hamidulinar vliânieformymeridionalʹnogoobvodanapravlâûŝegoapparatanaharaktertečeniâvsoplovoirešetke AT boikoav influenceofthemeridionalshapeofthenozzlecascadeonthenozzlecascadeflowstructure AT govoruŝenkoûn influenceofthemeridionalshapeofthenozzlecascadeonthenozzlecascadeflowstructure AT barannikvs influenceofthemeridionalshapeofthenozzlecascadeonthenozzlecascadeflowstructure AT hamidulinar influenceofthemeridionalshapeofthenozzlecascadeonthenozzlecascadeflowstructure |