Результаты численного моделирования вязкого потока в малорасходных ступенях центробежных компрессоров

Обложка

Читать

Архив

Фирмы-партнеры

Содержание

В.М. ИВАНОВ, slavanw@bk.ru; канд. техн. наук Ю.В. КОЖУХОВ, kozhukhov_yv@mail.ru,
ФГАОУ ВО СПбПУ Петра Великого

В работе рассмотрены результаты расчета трехмерного вязкого потока в 18 малорасходных ступенях центробежных компрессоров в диапазоне оптимального условного коэффициента расхода Фопт = 0,007–0,018. Построены и сопоставлены с экспериментальными данными газодинамические характеристики коэффициентов внутреннего и политропного напора по полным параметрам. Получены удовлетворяющие инженерной точности расчетов и экспериментальному характеру кривых расчетные газодинамические характеристики вязкого потока в программном комплексе Ansys CFX.

Ключевые слова: центробежный компрессор, малорасходные компрессорные ступени, трехмерный вязкий поток, Ansys CFX.

Results of numerical simulation of viscous flow in lowflow stages of centrifugal compressors as the basis for creating a mathematical model of pressure

V.M. IVANOV, slavanw@bk.ru; PhD Yu.V. KOZHUKHOV kozhukhov_yv@mail.ru
FGAOU VO Peter the Great St.Petersburg Polytechnic University

The paper envisages the results of calculation of a threedimensional viscous flow in 18 lowflow stages of centrifugal compressors in the range of optimal conditional flow coefficient Фopt = 0.007–0.018. Gasdynamic characteristics of the internal and polytropic pressure coefficients in full parameters were plotted and compared with experimental data. The calculated gasdynamic characteristics of viscous flow satisfying the engineering accuracy of calculations and experimental character of the curves were obtained using Ansys CFX software.

Keywords: centrifugal compressor, compressor lowflow stages, threedimensional viscous flow, Ansys CFX.

Список литературы

1. Бурдюгов С.И., Ерышкин Ю.П., Касьянов С.В., Макаров А.А. Опыт пусконаладочных работ многоступенчатых ЦБК с магнитным подвесом// Компрессорные технологии. 2019. №1. С. 12–17.

2. Данилишин А.М., Кожухов Ю.В., Гилева Л.В., Лебедев А.А. Верификация CFDрасчета на суперкомпьютере среднерасходных модельных ступеней// Труды международной конференции «Суперкомпьютерные дни в России», 2016. С. 816–828.

3. Иванов В.М., Кожухов Ю.В., Данилишин А.М., Садовский Н.И. Моделирование и валидация рабочего процесса в модельной малорасходной ступени центробежного компрессора// Новое в российской электроэнергетике. 2019. № 6. С. 12–19.

4. Иванов В.М., Кожухов Ю.В. Математическая модель напора малорасходных рабочих колес дожимных центробежных компрессоров тепловых электростанций// Новое в российской электроэнергетике. 2019. №12. С. 12–20.

5. Неверов В.В., Чеглаков И.В, Любимов А.Н. Проектирование центробежных компрессорных машин с использованием методов вычислительной газодинамики// Компрессорная техника и пневматика. 2018. №4. С. 24–28.

6. Рахманина Л.А., Аксенов А.А. Исследование влияния неравномерного распределения абсолютной скорости потока на входе в осерадиальное рабочее колесо центробежного компрессора с применением методов численного моделирования в Ansys CFX// Компрессорные технологии. 2019. №2 С. 18–25.

7. Стрижак Л.Я. Исследование центробежных компрессоров высокого и сверхвысокого давления// Труды научной школы компрессоростроения СПбГПУ. – СПб.: Издво СПбГПУ, 2010. С. 233–286.

8. Чеглаков И.В., Кожухов Ю.В. Результаты моделирования пространственного течения в радиальном рабочем колесе центробежного компрессора с применением программного пакета Fine/Turbo// Материалы научнопрактической конференции с международным участием. – СПб.: Институт энергетики и транспортных систем, 2014. С. 221–223.

9. Яблоков А.М., Кожухов Ю.В., Лебедев А.А. Исследование течения в малорасходной ступени центробежного компрессора методами вычислительной газодинамики// Научнотехнические ведомости СПбГПУ. 2015. Вып. 4(231). С. 59–69.

10. Aksenov A.A., Danilishin A.M., Kozhukhov Y.V., Simonov A.M. Numerical simulation of gasdynamic characteristics of the semiopen 3d impellers of the twoelement centrifugal compressors stages// AIP Conference Proceedings Series: Oil and Gas Engineering, OGE 2018, 2018. P. 030025.

11. Danilishin A.M., Kozhukhov Y.V., Neverov V.V., Malev K.G., Mironov Y.R. The task of validation of gasdynamic characteristics of a multistage centrifugal compressor for a natural gas booster compressor station// AIP Conference Proceedings Series: Oil and Gas Engineering, OGE 2017, 2017. P. 020046.

12. Hazby H., Casey M., Brezina L. (June 3, 2019). Effect of Leakage Flows on the Performance of a Family of Inline Centrifugal Compressors// ASME J. Turbomach. 2019, №141(9)

13. Kabalyk K., Kryłłowicz W. Numerical modeling of the performance of a centrifugal compressor impeller with low inlet ﬂow coefficient// Transactions IFFM. 2016. №131. P. 97–109.

14. Lettieri C., Baltadjiev N., Casey M., Spakovszky Z. LowFlowCoefficient Centrifugal Compressor Design for Supercritical CO2// Journal of Turbomach. 2014. №136(8). P. 9.

15. Neverov V.V., Kozhukhov Y.V., Yablokov A.M., Lebedev A.A. Optimization of a centrifugal compressor impeller using CFD: the choice of simulation model parameters// IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 2017. P. 012037.

16. Wang Z H, Xi G, Liu Q F. Aerodynamic effects of impellerdiffuser axial misalignment in lowflowcoefficient centrifugal compressor// Sci China Tech Sci. 2015. №58, P. 29–36.

References

1. Burdugov S.I., Eryshkin Yu.P., Kasyanov S.V., Makarov A.A. Experience in commissioning works of multistage centrifugal compressors with magnetic suspension// Compressor technologies. 2019. № 1.P. 12–17.

2. Danilishing A.M., Kozhukhov Yu.V., Gileva L.V., Lebedev A.A. Verification of CFDcalculation of averageflow model stages on the supercomputer//Proceedings of the International Conference “Supercomputer days in Russia”, 2016. P. 816–828.

3. Ivanov V.M., Kozhukhov Yu.V., Danilishing A.M., Sadovsky N.I. Simulation and validation of a stage rotor in the model lowflow stage of a centrifugal compressor//The new in Russian electroenergetics. 2019. № 6. P. 12–19.

4. Ivanov V.M., Kozhukhov Yu.V. Mathematical model of pressure of lowflow impellers of booster centrifugal compressors of thermal stations//The new in Russian electroenergetics. 2019. № 12. P. 12–20.

5. Neverov V.V., Cheglakov I.V., Lyubimov A.N. Design of centrifugal compressor machines using methods of computational gasdynamics//Compressor engineering and pneumatics. 2018. № 4. P. 24–28.

6. Rakhmanina L.A., Aksenov A.A. Study of the effect of the irregular distribution of the absolute flow rate at the inlet of the axialradial impeller of a centrifugal compressor using Ansys CFX numerical simulation methods // Compressor technologies. 2019. № 2. P. 18–25.

7. Strizhak L.Ya. Investigation of centrifugal compressors of high and super high pressure// Proceedings of the scientific school of compressor construction SObGPu. – SPb.: PSPbGPU publishers, 2010. – P. 233–286.

8. Cheglakov I.V., Kozhukhov Yu.V. The results of modeling the space flow in a radial impeller of a centrifugal compressor using the Fine/Turbo software package// Papers of theoretical and practical conference with international participation. – SPb.: Institute of energetics and transport systems, 2014. P. 221–223.

9. Yablokov A.M., Kozhukhov Yu.V., Lebedev A.A. Study of the flow in a lowflow stage of a centrifugal compressor using computational gasdynamics methods//Scientific and Technical Bulletin of St. Petersburg State Polytechnic University. 2015. Issue 4(231). P. 59–69.