Параметрическая оптимизация проточной части высокоскоростного турбобура

Приведены результаты исследований по параметрической оптимизации проточной части гидравлической турбины высокоскоростного турбобура. Разработанная параметрическая модель использована как исходная для оптимизации геометрических параметров проточной части. Выполнены корреляционные исследования, позволившие определить параметры проектирования, которые оказывают наибольшее влияние на интегральные энергетические характеристики турбины, и они были заданы как входные параметры оптимизации. Проведена оптимизация проточной части с использованием прямых методов и суррогатной предсказательной метамодели. Получен существенный прирост эффективности проточной части турбобура.
EDN: EJNOVQ, https://elibrary/ejnovq

Литература

[1] Свобода Д.Г., Жарковский А.А. Оптимизация проточной части лопастного насоса с использованием численных методов Ansys CFX. Санкт-Петербург, Политех-Пресс, 2019. 89 с.

[2] Банди Б. Методы оптимизации. Москва, Радио и связь, 1988. 127 с.

[3] Банников Д.В. Оптимизационное проектирование проточных частей гидротурбин и анализ течения в них методами математического моделирования. Дисс. ... канд. физ.-мат. наук. Новосибирск, Институт вычислительных технологий СО РАН, 2010. 151 с.

[4] Черный С.Г., Чирков Д.В., Лапин В.Н. и др. Численное моделирование течений в турбомашинах. Новосибирск, Наука, 2006. 202 с.

[5] Омран М., Жарковский А.А., Щур В.А. и др. Методика проектирования и оптимизации лопастной системы радиально-осевой гидротурбины. Омский научный вестник. Сер. Авиационно-ракетное и энергетическое машиностроение, 2023, т. 7, № 1, с. 47–54, doi: https://doi.org/10.25206/2588-0373-2023-7-1-47-54

[6] Соколова М.А., Ригин В.Е., Семенова А.В. Оптимизационное проектирование формы лопасти рабочего колеса с использованием критерия «зависимость КПД от расхода». Гидравлические машины, гидропневмоприводы и гидропневмоавтоматика. Сб. науч. тр. Межд. науч.-тех. конф. Санкт-Петербург, Изд-во СПбПУ, 2016, с. 114–123.

[7] Свобода Д.Г., Жарковский А.А., Борщев И.О. и др. Оптимизация проточной части осевого насоса ОД-11. Насосы. Турбины. Системы, 2022, № 3, с. 72–82.

[8] Хлебников Д.А., Мялицин Н.Ю. Методы совершенствования турбобура для бурения в крепких породах. Бурение и нефть, 2013, № 6, с. 47–52.

[9] Симонянц С.Л. Проектирование турбины турбобура повышенной мощности для бурения алмазными долотами. Строительство нефтяных и газовых скважин на суше и море, 2011, № 12, с. 19–23.

[10] Балденко Ф.Д. Расчеты бурового оборудования. Москва, РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина, 2012, с. 384–409.

[11] Dvoynikov M.V., Sidorkin D.I., Kunshin A.A. et al. Development of hydraulic turbodrills for deep well drilling. Appl. Sci., 2021, vol. 11, no. 16, art. 7517, doi: https://doi.org/10.3390/app11167517

[12] Двойников М.В., Cидоркин Д.И., Юртаев С.Л. и др. Бурение глубоких и сверхглубоких скважин с целью поиска и разведки новых месторождений полезных ископаемых. Записки Горного института, 2022, т. 258, pp. 945–955, doi: https://doi.org/10.31897/PMI.2022.55

[13] Kadhim H.T., Rona A. Design optimization workflow and performance analysis for contoured endwalls of axial turbines. Energy, 2018, vol. 149, no. 8, pp. 875–889, doi: https://doi.org/10.1016/j.energy.2018.02.001

[14] Семенова А.В., Чирков Д.В., Скороспелов В.А. Применение метода многоцелевой оптимизации для проектирования формы лопасти рабочего колеса поворотно-лопастной гидротурбины. Известия Самарского Научного Центра РАН, 2013, т. 15, № 4–2, с. 588–593.