ВПЛИВ ОСЬОВОГО ЗАЗОРУ НА ХАРАКТЕРИСТИКИ МАЛОВИТРАТНОЇ РЕАКТИВНОЇ ТУРБІНИ
DOI: https://doi.org/10.15407/itm2025.01.017 This study is concerned with a stage of a radial low-flow reaction turbine, which is used in aircraft engines, propellant feed systems of rocket engines, turbocharging systems of internal combustion engines, etc. The goal of the study is to investigate th...
Gespeichert in:
| Datum: | 2025 |
|---|---|
| 1. Verfasser: | |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Ukrainian |
| Veröffentlicht: |
текст 3
2025
|
| Schlagworte: | |
| Online Zugang: | https://journal-itm.dp.ua/ojs/index.php/ITM_j1/article/view/88 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Technical Mechanics |
Institution
Technical Mechanics| id |
oai:ojs2.journal-itm.dp.ua:article-88 |
|---|---|
| record_format |
ojs |
| institution |
Technical Mechanics |
| baseUrl_str |
|
| datestamp_date |
2025-11-04T12:05:52Z |
| collection |
OJS |
| language |
Ukrainian |
| topic |
реактивна радіальна турбіна зазор зведені параметри характеристики степінь зниження тиску робота розширення частота обертання агрегатний склад схема. |
| spellingShingle |
реактивна радіальна турбіна зазор зведені параметри характеристики степінь зниження тиску робота розширення частота обертання агрегатний склад схема. KATRENKO, M. O. ВПЛИВ ОСЬОВОГО ЗАЗОРУ НА ХАРАКТЕРИСТИКИ МАЛОВИТРАТНОЇ РЕАКТИВНОЇ ТУРБІНИ |
| topic_facet |
реактивна радіальна турбіна зазор зведені параметри характеристики степінь зниження тиску робота розширення частота обертання агрегатний склад схема. radial-flow reaction turbine clearance combined parameters characteristics degree of pressure reduction expansion work rotation frequency aggregate composition scheme. |
| format |
Article |
| author |
KATRENKO, M. O. |
| author_facet |
KATRENKO, M. O. |
| author_sort |
KATRENKO, M. O. |
| title |
ВПЛИВ ОСЬОВОГО ЗАЗОРУ НА ХАРАКТЕРИСТИКИ МАЛОВИТРАТНОЇ РЕАКТИВНОЇ ТУРБІНИ |
| title_short |
ВПЛИВ ОСЬОВОГО ЗАЗОРУ НА ХАРАКТЕРИСТИКИ МАЛОВИТРАТНОЇ РЕАКТИВНОЇ ТУРБІНИ |
| title_full |
ВПЛИВ ОСЬОВОГО ЗАЗОРУ НА ХАРАКТЕРИСТИКИ МАЛОВИТРАТНОЇ РЕАКТИВНОЇ ТУРБІНИ |
| title_fullStr |
ВПЛИВ ОСЬОВОГО ЗАЗОРУ НА ХАРАКТЕРИСТИКИ МАЛОВИТРАТНОЇ РЕАКТИВНОЇ ТУРБІНИ |
| title_full_unstemmed |
ВПЛИВ ОСЬОВОГО ЗАЗОРУ НА ХАРАКТЕРИСТИКИ МАЛОВИТРАТНОЇ РЕАКТИВНОЇ ТУРБІНИ |
| title_sort |
вплив осьового зазору на характеристики маловитратної реактивної турбіни |
| title_alt |
EFFECT OF THE AXIAL CLEARANCE ON THE PERFORMANCE CHARACTERISTICS OF A LOW-FLOW REACTION TURBINE |
| description |
DOI: https://doi.org/10.15407/itm2025.01.017
This study is concerned with a stage of a radial low-flow reaction turbine, which is used in aircraft engines, propellant feed systems of rocket engines, turbocharging systems of internal combustion engines, etc. The goal of the study is to investigate the effect of the clearance between the impeller and the stationary housing of a radial-flow turbine on its power parameters. The paper shows the need to refine, supplement, and sort parametric data on the effect of the axial clearance between the free edge of a radial-flow turbine impeller blade and the stationary housing on the turbine power parameters. It is shown that clearances in the turbine setting play an important role in the working process and significantly affect the key performance characteristics. The correctness of the methodological approaches to the tests and experimental studies conducted is verified by the results of other authors. The studies were conducted in two stages. At the first stage, a turbine stage was tested as a part of a single model gas-dynamic circuit with a compressor stage and a combustion chamber. At the second stage, tests were carried out with two independent gas-dynamic ducts of the turbine and compressor, in which the working fluid was supplied to the units separately, with the possibility of flow rate control.
The novelty of the study consists in obtaining new data on the effect of the axial clearance in small-sized radial low-flow turbines on the key power and performance parameters of the stage. In the study, generally accepted methods of experimentation and data processing were used. The obtained results allow one to relate the parameters of the expansion process in reaction gas turbines to the axial clearance value.
The practical value of the results lies in the possibility of using the obtained experimental data in designing low-flow impeller machines for jet engines and in refining computational methods.
REFERENCES
1. Lokai V. I., Maksutova M. K., Strunkin V. A. Gas Turbines of Aircraft Engines: Theory and Design. Moscow: Mashinostroyeniye, 1979. 447 pp. (In Russian).
2. Kholshchevnikov K. V., Emin O. N., Mitrokhin V. T. Theory and Design of Aircraft Impeller Machines. Moscow: Mashinostroyeniye, 1986. 432 pp. (In Russian).
3. Lattime S .B., Steinetz B. M. High-Pressure-Turbine Clearance Control Systems: Current Practices and Future Directions. Journal of Propulsion and Power. 2004. V. 20. No. 2. Pp. 300-311.https://doi.org/10.2514/1.9255
4. Нoward W. D., Fasching W. A. CF6 Jet Engine Diagnostics Program; High Pressure Turbine Roundness/Clearance Investigation. NASA CR-165581. 1982. 123 pp. https://ntrs.nasa.gov/citations/19830004830 (Last accessed on January 7, 2025).
5. Hourmouziadis J., Albrecht G. An Integrated Aero/Mechanical Performance Approach to High Technology Turbine Design. MTU, 1988. 12 pp. https://apps.dtic.mil/sti/citations/ADP006200 (Last accessed on January 7, 2025).
6. NASA/PWA Energy Efficient Engine. High Pressure Turbine Detailed Design Report. NASA CR-165608, 1984. 178 pp. https://ntrs.nasa.gov/citations/19840020719 (Last accessed on January 7, 2025).
7. NASA/GE E3 Flight Propulsion System Final Design and Analysis. NASA CR-168219, 1985. 174 pp. https://ntrs.nasa.gov/citations/19900019242 (Last accessed on January 7, 2025).
8. Wiseman M. W., Guo T. An investigation of life extending control techniques for gas turbine engines. Proceedings of the American Control Conference, Arlington, VA, June 25 - 27, 2001. https://ieeexplore.ieee.org/abstract/document/946211 07.01.2025 (Last accessed on January 7, 2025).
9. Theory and Design of Air Breathing Engines. S. M. Shlyagtenko (Ed.). Moscow: Mashinostroyeniye, 1987. 568 pp. (In Russian).
10. Tractor and Combine Diesel Turbochargers. Overhaul Specifications TK10-05.0001.054-83, TK 70.0001.100-80, and TK 70.0001.083-78. Moscow: GOSNITI, 1988. 54 pp. (In Russian).
11. GOST ISO 1940-1. 2007. Interstate Standard. ISO 1940-1:2003. Mechanical Vibration - Balance Quality requirements for Rotors in a Constant (Rigid) State - Part 1: Specification and Verification of Balance Tolerances (IDT). Standartinform, 2008. 27 pp. (In Russian).
12. Diesel and Gas Engine Turbochargers. General Specifications GOST 9658-81. Moscow: USSR State Committee on Standards, 1988. 13 pp. (In Russian).
13. Sorokin V. G. et al. Steels and Alloys: Grades. V. G. Sorokin, M. A. Gervas'ev (Eds.). Moscow: Intermet Engineering, 2001. 608 pp. (In Russian).
14. Zubchenko A. S., Koloskov M. M., Kashirsky Yu. V. et al. Steel and Alloy Grades. A. S. Zubchenko (Ed.). Moscow: Mashinostroyeniye, 2003. 784 pp. (In Russian).
15. Baikov B. P., Bordukov V. G., Ivanov P. V., Deich R. S. Diesel Turbochargers: Handbook. Leningrad: Mashinostroyeniye, 1975. 200 pp. (In Russian).
16. Rozenberg G. Sh., Tkachev N. M., Kostrykin V. F. Marine Centripetal Turbines. Leningrad: Sudostroyeniye, 1973. 216 pp. (In Russian).
17. Savel'ev G. M., Lyamtsev B. F., Aboltin E. V. Experience in Automobile Diesel Turbocharger Refinement and Production. Moscow: 1985, 94 pp. (In Russian).
18. Mezheritsky A. D. Marine Diesel Turbochargers. Sudostroyeniye, 1971. 192 pp. (In Russian).
|
| publisher |
текст 3 |
| publishDate |
2025 |
| url |
https://journal-itm.dp.ua/ojs/index.php/ITM_j1/article/view/88 |
| work_keys_str_mv |
AT katrenkomo effectoftheaxialclearanceontheperformancecharacteristicsofalowflowreactionturbine AT katrenkomo vplivosʹovogozazorunaharakteristikimalovitratnoíreaktivnoíturbíni |
| first_indexed |
2025-09-24T17:27:27Z |
| last_indexed |
2025-11-05T02:41:41Z |
| _version_ |
1850410611922436096 |
| spelling |
oai:ojs2.journal-itm.dp.ua:article-882025-11-04T12:05:52Z EFFECT OF THE AXIAL CLEARANCE ON THE PERFORMANCE CHARACTERISTICS OF A LOW-FLOW REACTION TURBINE ВПЛИВ ОСЬОВОГО ЗАЗОРУ НА ХАРАКТЕРИСТИКИ МАЛОВИТРАТНОЇ РЕАКТИВНОЇ ТУРБІНИ KATRENKO, M. O. реактивна радіальна турбіна, зазор, зведені параметри, характеристики, степінь зниження тиску, робота розширення, частота обертання, агрегатний склад, схема. radial-flow reaction turbine, clearance, combined parameters, characteristics, degree of pressure reduction, expansion work, rotation frequency, aggregate composition, scheme. DOI: https://doi.org/10.15407/itm2025.01.017 This study is concerned with a stage of a radial low-flow reaction turbine, which is used in aircraft engines, propellant feed systems of rocket engines, turbocharging systems of internal combustion engines, etc. The goal of the study is to investigate the effect of the clearance between the impeller and the stationary housing of a radial-flow turbine on its power parameters. The paper shows the need to refine, supplement, and sort parametric data on the effect of the axial clearance between the free edge of a radial-flow turbine impeller blade and the stationary housing on the turbine power parameters. It is shown that clearances in the turbine setting play an important role in the working process and significantly affect the key performance characteristics. The correctness of the methodological approaches to the tests and experimental studies conducted is verified by the results of other authors. The studies were conducted in two stages. At the first stage, a turbine stage was tested as a part of a single model gas-dynamic circuit with a compressor stage and a combustion chamber. At the second stage, tests were carried out with two independent gas-dynamic ducts of the turbine and compressor, in which the working fluid was supplied to the units separately, with the possibility of flow rate control. The novelty of the study consists in obtaining new data on the effect of the axial clearance in small-sized radial low-flow turbines on the key power and performance parameters of the stage. In the study, generally accepted methods of experimentation and data processing were used. The obtained results allow one to relate the parameters of the expansion process in reaction gas turbines to the axial clearance value. The practical value of the results lies in the possibility of using the obtained experimental data in designing low-flow impeller machines for jet engines and in refining computational methods. REFERENCES 1. Lokai V. I., Maksutova M. K., Strunkin V. A. Gas Turbines of Aircraft Engines: Theory and Design. Moscow: Mashinostroyeniye, 1979. 447 pp. (In Russian). 2. Kholshchevnikov K. V., Emin O. N., Mitrokhin V. T. Theory and Design of Aircraft Impeller Machines. Moscow: Mashinostroyeniye, 1986. 432 pp. (In Russian). 3. Lattime S .B., Steinetz B. M. High-Pressure-Turbine Clearance Control Systems: Current Practices and Future Directions. Journal of Propulsion and Power. 2004. V. 20. No. 2. Pp. 300-311.https://doi.org/10.2514/1.9255 4. Нoward W. D., Fasching W. A. CF6 Jet Engine Diagnostics Program; High Pressure Turbine Roundness/Clearance Investigation. NASA CR-165581. 1982. 123 pp. https://ntrs.nasa.gov/citations/19830004830 (Last accessed on January 7, 2025). 5. Hourmouziadis J., Albrecht G. An Integrated Aero/Mechanical Performance Approach to High Technology Turbine Design. MTU, 1988. 12 pp. https://apps.dtic.mil/sti/citations/ADP006200 (Last accessed on January 7, 2025). 6. NASA/PWA Energy Efficient Engine. High Pressure Turbine Detailed Design Report. NASA CR-165608, 1984. 178 pp. https://ntrs.nasa.gov/citations/19840020719 (Last accessed on January 7, 2025). 7. NASA/GE E3 Flight Propulsion System Final Design and Analysis. NASA CR-168219, 1985. 174 pp. https://ntrs.nasa.gov/citations/19900019242 (Last accessed on January 7, 2025). 8. Wiseman M. W., Guo T. An investigation of life extending control techniques for gas turbine engines. Proceedings of the American Control Conference, Arlington, VA, June 25 - 27, 2001. https://ieeexplore.ieee.org/abstract/document/946211 07.01.2025 (Last accessed on January 7, 2025). 9. Theory and Design of Air Breathing Engines. S. M. Shlyagtenko (Ed.). Moscow: Mashinostroyeniye, 1987. 568 pp. (In Russian). 10. Tractor and Combine Diesel Turbochargers. Overhaul Specifications TK10-05.0001.054-83, TK 70.0001.100-80, and TK 70.0001.083-78. Moscow: GOSNITI, 1988. 54 pp. (In Russian). 11. GOST ISO 1940-1. 2007. Interstate Standard. ISO 1940-1:2003. Mechanical Vibration - Balance Quality requirements for Rotors in a Constant (Rigid) State - Part 1: Specification and Verification of Balance Tolerances (IDT). Standartinform, 2008. 27 pp. (In Russian). 12. Diesel and Gas Engine Turbochargers. General Specifications GOST 9658-81. Moscow: USSR State Committee on Standards, 1988. 13 pp. (In Russian). 13. Sorokin V. G. et al. Steels and Alloys: Grades. V. G. Sorokin, M. A. Gervas'ev (Eds.). Moscow: Intermet Engineering, 2001. 608 pp. (In Russian). 14. Zubchenko A. S., Koloskov M. M., Kashirsky Yu. V. et al. Steel and Alloy Grades. A. S. Zubchenko (Ed.). Moscow: Mashinostroyeniye, 2003. 784 pp. (In Russian). 15. Baikov B. P., Bordukov V. G., Ivanov P. V., Deich R. S. Diesel Turbochargers: Handbook. Leningrad: Mashinostroyeniye, 1975. 200 pp. (In Russian). 16. Rozenberg G. Sh., Tkachev N. M., Kostrykin V. F. Marine Centripetal Turbines. Leningrad: Sudostroyeniye, 1973. 216 pp. (In Russian). 17. Savel'ev G. M., Lyamtsev B. F., Aboltin E. V. Experience in Automobile Diesel Turbocharger Refinement and Production. Moscow: 1985, 94 pp. (In Russian). 18. Mezheritsky A. D. Marine Diesel Turbochargers. Sudostroyeniye, 1971. 192 pp. (In Russian). DOI: https://doi.org/10.15407/itm2025.01.017 Об'єктом дослідження є ступінь радіальної маловитратної реактивної турбіни, яка використовується у двигунах літальних апаратів, агрегатах систем постачання палива ракетних двигунів, системах турбонаддуву двигунів внутрішнього згоряння тощо. Мета проведеного дослідження полягає у дослідженні впливу зазору між робочим колесом та нерухомим корпусом радіальної турбіни на її енергетичні параметри. Показана необхідність уточнення, доповнення та упорядкування параметричних даних впливу осьового зазору між вільною кромкою лопатки робочого колеса радіальної турбіни та нерухомим корпусом на енергетичні параметри. Показано, що зазори у проточній частині ступеня турбіни відіграють важливу роль у робочому процесі і мають значний вплив на основні характеристики. Коректність методичних підходів до проведених випробувань та експериментальних досліджень верифікована за результатами інших авторів. Дослідження проведені в два етапи. На першому етапі проводиться випробування ступеня турбіни у складі модельного, єдиного газодинамічного контуру з ступенем компресора і камерою згоряння. На другому етапі дослідження проводиться випробування з двома незалежними газодинамічними трактами турбіни та компресора, в яких робоче тіло в агрегати постачається окремо, з можливістю регулювання його витрати. Новизна проведеного дослідження полягає в отриманні нових даних впливу величини осьового зазору у малогабаритних, маловитратних радіальних турбінах на основні енергетичні та ефективні параметри ступеня. При виконанні дослідження використовувалися загально прийняті методи проведення експериментальних досліджень та обробки результатів. Отримані результати дозволяють встановити області зміни значень параметрів робочого процесу розширення в реактивних газових турбінах при зміні величини осьового зазору. Практична значущість отриманих результатів полягає у можливості використання отриманих експериментальних даних у процесі проєктування маловитратних лопаткових машин двигунів літальних апаратів, а також уточненні розрахункових методик. ПОСИЛАННЯ 1. Локай В. И. Максутова М. К., Стрункин В. А. и др. Газовые турбины двигателей летательных аппаратов: Теория, конструкция и расчет: Учебник для втузов. 3-е изд., перераб. и доп. М.: Машиностроение, 1979. 447 с. 2. Холщевников К. В., Емин О. Н., Митрохин В. Т. Теория и расчет авиационных лопаточных машин: Учебник для студентов вузов по специальности Авиационные двигатели. 2-е изд., перераб. и доп. М.: Машиностроение, 1986. 432 с. 3. Lattime S. B., Steinetz B. M. High-Pressure-Turbine Clearance Control Systems: Current Practices and Future Directions. Journal of Propulsion and Power. 2004. Vol. 20, No. 2. Pp. 300–311. https://doi.org/10.2514/1.9255 4. Нoward W. D., Fasching W. A. "CF6 Jet Engine Diagnostics Program; High Pressure Turbine Roundness/Clearance Investigation," NASA CR-165581, 1982. 123 p. https://ntrs.nasa.gov/citations/19830004830 (дата звернення 07.01.2025) 5. Hourmouziadis J., Albrecht G. An Integrated Aero/Mechanical Performance Approach to High Technology Turbine Design. MTU, 1988. 12 p. https://apps.dtic.mil/sti/citations/ADP006200 (дата звернення 07.01.2025) 6. NASA/PWA Energy Efficient Engine High Pressure Turbine Detailed Design Report. NASA CR-165608, 1984. 178 p. https://ntrs.nasa.gov/citations/19840020719 (дата звернення 07.01.2025) 7. NASA/GE E3 Energy Efficient Engine: Flight propulsion system final design and analysis. NASA CR-168219, 1985. 174 p. https://ntrs.nasa.gov/citations/19900019242 (дата звернення 07.01.2025) 8. Wiseman M. W., Guo T. "An Investigation of Life Extending Control Techniques for Gas Turbine Engines", Proceedings of the American Control Conference, Arlington, VA, June 25 – 27, 2001. https://ieeexplore.ieee.org/abstract/document/946211 07.01.2025 (дата звернення 07.01.2025) 9. Теория и расчет воздушно-реактивных двигателей : / Под ред. С. М. Шляхтенко. Учебник для вузов — 2-е изд., перераб. и доп. М.: Машиностроение, 1987. 568 с. 10. Турбокомпрессоры тракторных и комбайновых дизелем. технические требования на капитальный ремонт ТК10-05.0001.054-83, ТК 70.0001.100-80, ТК 70.0001.083-78: Москва: ГОСНИТИ: 1988. 54 с. 11. ГОСТ ИСО 1940-1. 2007. Межгосударственный стандарт. Вибрация. Требования к качеству балансировки жестких роторов. Часть 1. Определение допустимого дисбаланса ISO 1940-1:2003 Mechanical vibration — Balance quality requirements for rotors in a constant (rigid) state — Part 1: Specification and verification of balance tolerances (IDT). Стандартинформ, 2008. 27 с. 12. Турбокомпрессоры для наддува дизелей и газовых двигателей. Общие технические условия ГОСТ 9658-81: Государственный комитет СССР по стандартам, Москва: 1988. 13 с. 13. Стали и сплавы. Марочник: Справ, изд. / В. Г. Сорокин и др.; Науч.ред. В. Г. Сорокин, М. А. Гервасьев. М.: Интермет Инжиниринг, 2001. 608 с.: ил. ISBN 5-89594-056-0. 14. Зубченко А. С., Колосков М. М., Каширский Ю. В. и др. Марочник сталей и сплавов: 2-е изд., доп. и испр. М.: Машиностроение, 2003. 784 с. 15. Байков Б. П., Бордуков В. Г., Иванов П. В., Дейч Р. С. Турбокомпрессоры для наддува дизелей: Справочное пособие. Л.: Машиностроение, 1975. 200 с. 16. Розенберг Г. Ш., Ткачев Н. М., Кострыкин В. Ф. Центростремительные турбины судовых установок: Л.: Судостроение, 1973. 216 с. 17. Савельев Г. М., Лямцев Б. Ф., Аболтин Э. В. Опыт доводки и производства турбокомпрессоров автомобильных дизелей: Учебное пособие. Москва: 1985, 94 с. 18. Межерицкий А. Д. Турбокомпрессоры судовых дизелей. Судостроение, 1971. 192 с. текст 3 2025-04-07 Article Article application/pdf https://journal-itm.dp.ua/ojs/index.php/ITM_j1/article/view/88 Technical Mechanics; No. 1 (2025): Technical Mechanics; 17-27 Институт технической механики Национальной академии наук Украины и Государственного космического агентства Украины; № 1 (2025): Technical Mechanics; 17-27 ТЕХНІЧНА МЕХАНІКА; № 1 (2025): ТЕХНІЧНА МЕХАНІКА; 17-27 uk https://journal-itm.dp.ua/ojs/index.php/ITM_j1/article/view/88/36 Copyright (c) 2025 Technical Mechanics |