Разработка параметрической модели проточной части двухзвениой ступени с осерадиальным рабочим колесом центробежного компрессора

摘要

В статье представлены результаты разработки параметрической твердотельной модели проточной части двухзвениой ступени с осерадиальным рабочим колесом центробежного компрессора. Твердотельная модель создана в системе параметрического проектирования ANSYS Design Modeler для последующего внедрения в алгоритм многопараметрической и многокритериальной оптимизации. Модель построена на базе параметров, полученных из газодинамического расчета. В рамках проведенной работы рассмотрены схемы и выбранные геометрические параметры ступеней, определены управляющие параметры и диапазоны их варьирования. Меридиональный контур модели, созданной в рамках исследования, обладает высокой степенью универсальности и может использоваться для любого диаметра рабочего колеса. Исследование показало, что автоматизация процесса проектирования позволяет уменьшить расходы на научно-исследовательские и опытно-конструкторские работы за счет существенного сокращения временных затрат и отсутствия необходимости в проведении натурного эксперимента по доводке проточной части центробежного компрессора. Кроме того, предложенный метод проектирования дает возможность оптимизировать геометрические и газодинамические параметры модели на основе методов вычислительной газодинамики и в довольно быстрые сроки получить высокоэффективную проточную часть. Дополнительным преимуществом метода является возможность построения двухъярусных осерадиальных колес, а также разработки модели для междисциплинарного анализа прочности рабочего колеса с учетом распределенных полей температуры и давления. В целом предложенный метод позволяет полностью автоматизировать процесс научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ с многовариантным анализом на основе современного междисциплинарного CAD/CAE-подхода с применением экстремальных высокопроизводительных средств - суперкомпьютеров.