Расчетное исследование газодинамических параметров радиально-осевых турбин и их совместной работы с поршневыми двигателями

Радиально-осевые (центростремительные) турбины нашли широкое применение в различных областях промышленности, энергетики и транспорта. Однако они требуют совершенствования характеристик и прежде всего повышения коэффициента полезного действия. Для расчета газодинамических параметров и характеристик центростремительной турбины использован разностный итерационный метод. Рассмотрена совместная работа четырехтактного поршневого двигателя и импульсной центростремительной турбины, коэффициент полезного действия которой сильно зависит от ее геометрических особенностей. Исследовано влияние изогнутости лопаток, отношения высоты лопаток рабочего колеса на выходе к высоте лопаток на входе, а также количества лопаток рабочего колеса и соплового аппарата на коэффициент полезного действия турбины. Предложен подход к выбору оптимальных геометрических параметров, обеспечивающих наибольший коэффициент полезного действия проектируемой центростремительной турбине при совместной работе с четырехтактным поршневым двигателем.

Литература

[1] Boyce Meherwan P. Gas Turbine Engineering Handbook. Houston, Butterworth-Heinemann, 2001. 799 p.

[2] Самарский А.А. Введение в численные методы. Санкт-Петербург, Изд-во «Лань», 2005. 271 c.

[3] Черняк В.Г., Суетин П.Е. Механика сплошных сред. Москва, Физматлит, 2006. 352 c.

[4] Cohen H., Rogers G.F.C., Saravanamuttoo H.I.H. Gas Turbine Theory. Longman, Harlow, T.J. Press, 1996. 442 p.

[5] Шерстюк А.Н., Зарянкин А.Е. Радиально-осевые турбины малой мощности. Москва, Машиностроение, 1976. 207 c.

[6] Takao M., Setoguchi T. Air turbines for wave energy conversion. International Journal of Rotating Machinery, 2012, vol. 12, no. 717398, doi: 10.1155/2012/717398

[7] Довгялло А.И., Шиманов А.А. Возможность использования импульсной двунаправленной турбины в термоакустическом двигателе. Вестник Самарского государственного аэрокосмического государственного университета, 2015, т. 14, № 1, c. 132–138.

[8] Takao M., Fujioka Y., Homma H., Kim T.-W., Setoguchi T. Experimental Study of a Radial Turbine Using Pitch-Controlled Guide Vanes for Wave Power Conversion. International Journal of Rotating Machinery, 2006, vol. 2006, no. 17379, doi: 10.1155/IJRM/2006/17379

[9] Моторин А.В., Распопов И.В., Фурсов И.Д. Паровые турбины. Барнаул, АлтГТУ, 2004. 127 с.

[10] Костюк А.Г., Фролов В.В., Булкин А.Е., Трухний А.Д. Паровые и газовые турбины для электростанций. Москва, МЭИ, 2016. 557 c.

[11] Li P.-Y., Gu C.-W., Song Y. A new optimization method for centrifugal compressors based on 1D calculations and analyses. Energies, 2015, vol. 8(5), pp. 4317–4334, doi: 10.3390/en8054317

[12] Митрохин В.Т. Выбор параметров и расчёт радиальной центростремительной турбины на стационарных и переходных режимах. Москва, Машиностроение, 1974. 228 c.

[13] Rangwala A.S. Turbo-machinery dynamics. McGraw-Hill Companies, 2005. 535 p.

[14] Tarnawski P., Ostapski W. Pulse powered turbine engine concept — numerical analysis of influence of different valve timing concepts on thermodynamic performance. Bulletin of the Polish Academy of Sciences: Technical Sciences, 2018, vol. 66, no. 3, pp. 373–382, doi: 10.24425/123444

[15] Орлин А.С., Круглов М.Г., ред. Теория поршневых и комбинированных двигателей. Москва, Машиностроение, 1983. 372 с.