Результаты численного моделирования вязкого потока в малорасходных ступенях центробежных компрессоров как основа создания математической модели напора

Обложка

Холодильная техника № 3/2020

Фирмы-партнеры

bitzer
mayekawa
Karyer
testo

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.

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.