Analytical method of profiling axial-radial compressor impellers
A new analytical method for constructing axial-radial compressor impellers with compound lean leading and trailing edges is proposed allowing us to describe a wide class of flow paths based on a limited (small) number of parameterized quantities. With the aid of this method there has been designed a...
Gespeichert in:
| Datum: | 2019 |
|---|---|
| Hauptverfasser: | , , , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | English Ukrainian |
| Veröffentlicht: |
Інститут енергетичних машин і систем ім. А. М. Підгорного Національної академії наук України
2019
|
| Schlagworte: | |
| Online Zugang: | https://journals.uran.ua/jme/article/view/153546 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Energy Technologies & Resource Saving |
Institution
Energy Technologies & Resource Saving| id |
oai:ojs.journals.uran.ua:article-153546 |
|---|---|
| record_format |
ojs |
| institution |
Energy Technologies & Resource Saving |
| baseUrl_str |
|
| datestamp_date |
2019-01-15T15:19:23Z |
| collection |
OJS |
| language |
English Ukrainian |
| topic |
axial-radial compressor analytical method of profiling spatial flow numerical simulation UDC 621.165 532.6 |
| spellingShingle |
axial-radial compressor analytical method of profiling spatial flow numerical simulation UDC 621.165 532.6 Rusanov, A. V. Rusanov, R. A. Pashchenko, N. V. Chuhai, M. O. Analytical method of profiling axial-radial compressor impellers |
| topic_facet |
axial-radial compressor analytical method of profiling spatial flow numerical simulation UDC 621.165 532.6 осерадиальный компрессор аналитический метод профилирования пространственное течение численное моделирование УДК 621.165 532.6 осерадіальний компресор аналітичний метод профілювання просторова течія чисельне моделювання УДК 621.165 532.6 |
| format |
Article |
| author |
Rusanov, A. V. Rusanov, R. A. Pashchenko, N. V. Chuhai, M. O. |
| author_facet |
Rusanov, A. V. Rusanov, R. A. Pashchenko, N. V. Chuhai, M. O. |
| author_sort |
Rusanov, A. V. |
| title |
Analytical method of profiling axial-radial compressor impellers |
| title_short |
Analytical method of profiling axial-radial compressor impellers |
| title_full |
Analytical method of profiling axial-radial compressor impellers |
| title_fullStr |
Analytical method of profiling axial-radial compressor impellers |
| title_full_unstemmed |
Analytical method of profiling axial-radial compressor impellers |
| title_sort |
analytical method of profiling axial-radial compressor impellers |
| title_alt |
Аналитический метод профилирования рабочих колес осерадиальних компрессоров Аналітичний метод профілювання робочих коліс осерадіальних компресорів |
| description |
A new analytical method for constructing axial-radial compressor impellers with compound lean leading and trailing edges is proposed allowing us to describe a wide class of flow paths based on a limited (small) number of parameterized quantities. With the aid of this method there has been designed a new flow path with a typical axial radial impeller for turbo-expander aggregate compressors with flow coefficients in the range from 0.03 to 0.06. To test the method, a numerical study of spatial viscous flows was carried out in the existing and new modifications of the flow path for the typical axial-radial compressor of a low-temperature turbo-expander aggregate. To do that, the IPMFlow software package was used, which is the development of the FlowER and FlowER-U programs. The computational grid consisted of over 600 thousand cells. The developed impeller has a substantially spatial shape, with the leading edges having compound circumferential lean. The new design is shown to have a more favorable flow structure in which there are almost no flow separations. This is ensured due to the spatial shape of the new impeller, including compound radial lean of the leading edges. This form contributes to "pressing" the flow to the peripheral contour in the region of the flow path turn from the axial direction to the radial one, consequently preventing the occurrence of separable vortices. Due to the absence of separable formations in the nominal mode, and thanks to relatively insignificant separations in the off-design mode, there is provided a high level of aerodynamic perfection (high efficiency) of a new typical compressor in the whole range of turbo-detander aggregate operating modes. Thus, in the nominal mode, the compressor efficiency is 6% higher as compared with that of the prototype. The compressor impeller has been introduced in the turbo-detander aggregates for complex gas processing facilities at the extractive enterprises of gas-condensate deposits of Uzbekistan. |
| publisher |
Інститут енергетичних машин і систем ім. А. М. Підгорного Національної академії наук України |
| publishDate |
2019 |
| url |
https://journals.uran.ua/jme/article/view/153546 |
| work_keys_str_mv |
AT rusanovav analyticalmethodofprofilingaxialradialcompressorimpellers AT rusanovra analyticalmethodofprofilingaxialradialcompressorimpellers AT pashchenkonv analyticalmethodofprofilingaxialradialcompressorimpellers AT chuhaimo analyticalmethodofprofilingaxialradialcompressorimpellers AT rusanovav analitičeskijmetodprofilirovaniârabočihkolesoseradialʹnihkompressorov AT rusanovra analitičeskijmetodprofilirovaniârabočihkolesoseradialʹnihkompressorov AT pashchenkonv analitičeskijmetodprofilirovaniârabočihkolesoseradialʹnihkompressorov AT chuhaimo analitičeskijmetodprofilirovaniârabočihkolesoseradialʹnihkompressorov AT rusanovav analítičnijmetodprofílûvannârobočihkolísoseradíalʹnihkompresorív AT rusanovra analítičnijmetodprofílûvannârobočihkolísoseradíalʹnihkompresorív AT pashchenkonv analítičnijmetodprofílûvannârobočihkolísoseradíalʹnihkompresorív AT chuhaimo analítičnijmetodprofílûvannârobočihkolísoseradíalʹnihkompresorív |
| first_indexed |
2025-07-17T12:01:35Z |
| last_indexed |
2025-07-17T12:01:35Z |
| _version_ |
1850411617105215488 |
| spelling |
oai:ojs.journals.uran.ua:article-1535462019-01-15T15:19:23Z Analytical method of profiling axial-radial compressor impellers Аналитический метод профилирования рабочих колес осерадиальних компрессоров Аналітичний метод профілювання робочих коліс осерадіальних компресорів Rusanov, A. V. Rusanov, R. A. Pashchenko, N. V. Chuhai, M. O. axial-radial compressor analytical method of profiling spatial flow numerical simulation UDC 621.165 532.6 осерадиальный компрессор аналитический метод профилирования пространственное течение численное моделирование УДК 621.165 532.6 осерадіальний компресор аналітичний метод профілювання просторова течія чисельне моделювання УДК 621.165 532.6 A new analytical method for constructing axial-radial compressor impellers with compound lean leading and trailing edges is proposed allowing us to describe a wide class of flow paths based on a limited (small) number of parameterized quantities. With the aid of this method there has been designed a new flow path with a typical axial radial impeller for turbo-expander aggregate compressors with flow coefficients in the range from 0.03 to 0.06. To test the method, a numerical study of spatial viscous flows was carried out in the existing and new modifications of the flow path for the typical axial-radial compressor of a low-temperature turbo-expander aggregate. To do that, the IPMFlow software package was used, which is the development of the FlowER and FlowER-U programs. The computational grid consisted of over 600 thousand cells. The developed impeller has a substantially spatial shape, with the leading edges having compound circumferential lean. The new design is shown to have a more favorable flow structure in which there are almost no flow separations. This is ensured due to the spatial shape of the new impeller, including compound radial lean of the leading edges. This form contributes to "pressing" the flow to the peripheral contour in the region of the flow path turn from the axial direction to the radial one, consequently preventing the occurrence of separable vortices. Due to the absence of separable formations in the nominal mode, and thanks to relatively insignificant separations in the off-design mode, there is provided a high level of aerodynamic perfection (high efficiency) of a new typical compressor in the whole range of turbo-detander aggregate operating modes. Thus, in the nominal mode, the compressor efficiency is 6% higher as compared with that of the prototype. The compressor impeller has been introduced in the turbo-detander aggregates for complex gas processing facilities at the extractive enterprises of gas-condensate deposits of Uzbekistan. Предложен новый аналитический метод построения осерадиальних рабочих колес компрессоров со сложными навалами входных и выходных кромок, который позволяет описывать широкий класс проточных частей на основе ограниченного (небольшого) количества параметризованных величин. С помощью этого метода создана новая проточная часть типичного осерадиального рабочего колеса для компрессоров турбодетандерних агрегатов с коэффициентами расхода в диапазоне от 0,03 до 0,06. Для апробации метода выполнено численное исследование пространственных вязких течений в существующей и новой модификации проточной части типичного осерадиального компрессора низкотемпературного турбодетандерного агрегата с использованием программного комплекса IPMFlow, который является развитием программ FlowER и FlowER-U. Расчетная сетка состояла из более 600 000 ячеек. Разработанное рабочее колесо имеет существенно пространственную форму со сложным окружным навалом входных кромок. Показано, что в новой конструкции наблюдается более благоприятная структура течения, в которой почти отсутствуют отрывы потока. Это обеспечивается за счет пространственной формы нового рабочего колеса, в том числе сложным окружным навалом входных кромок. Такая форма способствует «прижатию» потока к периферийному обводу в области разворота канала от осевого к радиальному направлению и, как следствие, предотвращает возникновение отрывных вихрей. Благодаря отсутствию отрывных образований на номинальном режиме и относительно незначительным отрывам на нерасчетных режимах обеспечен высокий уровень аэродинамического совершенствования (высокий коэффициент полезного действия - КПД) нового типового компрессора во всем диапазоне режимов эксплуатации турбодетандерного агрегата. Так, в расчетной точке КПД предложенного компрессора на 6% выше по сравнению с прототипом. Разработка внедрена в турбодетандерных агрегатах установок комплексной подготовки газа на добывающих предприятиях газоконденсатных месторождений Узбекистана. Запропоновано новий аналітичний метод побудови осерадіальних робочих коліс компресорів зі складними навалами вхідних і вихідних кромок, який дозволяє описувати широкий клас проточних частин на основі обмеженої (невеликої) кількості параметризованих величин. За допомогою цього методу створено нову проточну частину типового осерадіального робочого колеса для компресорів турбодетандерних агрегатів із коефіцієнтами витрати в діапазоні від 0,03 до 0,06. Для апробації методу виконано чисельне дослідження просторових в'язких течій у існуючій та новій модифікації проточної частини типового осерадіального компресора низькотемпературного турбодетандерного агрегату з використанням програмного комплексу IPMFlow, що є розвитком програм FlowER і FlowER-U. Розрахункова сітка складалася з понад 600 тисяч комірок. Розроблене робоче колесо має істотно просторову форму зі складним коловим навалом вхідних кромок. Показано, що у новій конструкції спостерігається більш сприятлива структура течії, в якій майже відсутні відриви потоку. Це забезпечується за рахунок просторової форми нового робочого колеса, у тому числі складним коловим навалом вхідних кромок. Така форма сприяє «притисненню» потоку до периферійного обводу в області розвороту каналу від осьового до радіального напрямку, і, як наслідок, запобігає виникненню відривних вихорів. Завдяки відсутності відривних утворень на номінальному режимі і відносно незначним відривам на нерозрахованих режимах забезпечено високий рівень аеродинамічної досконалості (високий коефіцієнт корисної дії – ККД) нового типового компресора в усьому діапазоні режимів експлуатації турбодетандерного агрегату. Так, у розрахунковій точці ККД запропонованого компресора на 6% вище порівняно з прототипом. Розробку впроваджено у турбодетандерних агрегатах установок комплексної підготовки газу на видобувних підприємствах газоконденсатних родовищ Узбекистану. Інститут енергетичних машин і систем ім. А. М. Підгорного Національної академії наук України 2019-01-02 Article Article application/pdf application/pdf https://journals.uran.ua/jme/article/view/153546 Journal of Mechanical Engineering; Vol. 21 No. 4 (2018); 4-13 Проблемы машиностроения; Том 21 № 4 (2018); 4-13 Проблеми машинобудування; Том 21 № 4 (2018); 4-13 2709-2992 2709-2984 en uk https://journals.uran.ua/jme/article/view/153546/153083 https://journals.uran.ua/jme/article/view/153546/153084 Copyright (c) 2019 A. V. Rusanov, R. A. Rusanov, N. V. Pashchenko, M. O. Chuhai https://creativecommons.org/licenses/by-nd/4.0 |