АНАЛИЗ РЕЗУЛЬТАТОВ ЧИСЛЕННОГО И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПОТЕРЬ ЭНЕРГИИ В ТРАНСЗВУКОВЫХ РЕШЕТКАХ ПРОФИЛЕЙ ОСЕВЫХ ТУРБИН

摘要

Статья посвящена проблеме определения потерь энергии в решетках профилей осевых турбин с помощью методов вычислительной гидродинамики. Интенсивное развитие численного моделирования течений в турбомашинах и появление различных моделей турбулентности открывают широкие возможности для анализа структуры течения в межлопаточных каналах. Одним из наиболее важных параметров, определяющих газодинамическую эффективность турбины, являются потери энергии в лопаточных венцах. Достоверная их оценка в процессе проектирования или модернизации изделия позволяет в дальнейшем значительно сократить производственные затраты на создание современной турбины с высоким коэффициентом полезного действия. В различных публикациях по расчету обтекания плоских решеток профилей детально описывается распределение параметров по стенкам профиля и демонстрируется хорошее совпадение результатов расчета с экспериментальными данными. Однако на сегодняшний день в открытой литературе практически отсутствуют статистически значимые данные об уровне отклонений расчетных значений потерь от экспериментальных для режимов течения с числом Маха на выходе из решетки около 1 и более. В связи с этим в настоящей работе проведен анализ результатов расчетов нескольких турбинных решеток различной конфигурации, по которым имеются подробные экспериментальные данные. Расчеты выполнены в программном комплексе ANSYS Fluent в стационарной постановке с использованием модели турбулентности рейнольдсовых напряжений. По итогам работы отмечены удовлетворительное соответствие расчета результатам эксперимента по распределению приведенной скорости вдоль профиля и существенное отличие расчетных потерь от экспериментальных при наличии системы косых скачков уплотнения. Расчетное значение потерь энергии ниже экспериментального для большинства режимов.