Выбор оптимальных газодинамических параметров радиально-осевых турбин при их совместной работе с поршневыми двигателями внутреннего сгорания

Исследование радиально-осевых (центростремительных) турбин, нашедших широкое применение в холодильной промышленности, двигателях внутреннего сгорания и энергетике, является важной задачей науки и техники. Их используют как вспомогательные установки, а также в составе автономных силовых агрегатах. Предложен метод выбора газодинамических параметров центростремительной турбины, обеспечивающий ей наибольший коэффициент полезного действия и наилучшие размеры. Повышенная технологичность изготовления турбины обусловлена отсутствием спрямляющего аппарата на выходе из рабочего колеса и использованием в нем прямых лопаток. Исследована зависимость коэффициента полезного действия центростремительной турбины от профилей лопаток и радиальных размеров соплового аппарата и рабочего колеса, а также от длины лопаток последнего. С учетом рекомендуемых оптимальных параметров выполнен расчет импульсной центростремительной турбины, работающей совместно с четырехтактным поршневым двигателем внутреннего сгорания.

Литература

[1] Русаков А.Н. Расчетное исследование газодинамических параметров радиально-осевых турбин и их совместной работы с поршневыми двигателями. Известия высших учебных заведений. Машиностроение, 2020, № 8, с. 44–50, doi: http://dx.doi.org/10.18698/0536-1044-2020-8-44-50

[2] Meherwan M.P. Gas turbine engineering handbook. Houston, Butterworth-Heinemann, 2001. 799 p.

[3] Cohen H., Rogers G.F.C., Saravanamuttoo H.I.H. Gas turbine theory. Longman, Harlow, T.J. Press, 1996. 442 p.

[4] Самарский А.А. Введение в численные методы. Санкт-Петербург, Лань, 2005. 271 c.

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

[6] Моторин А.В., Распопов И.В., Фурсов И.Д. Паровые турбины. Т. 1. Барнаул, АлтГТУ, 2004. 127 с.

[7] 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, no. 5, pp. 4317–4334, doi: http://dx.doi.org/10.3390/en8054317

[8] Takao M., Setoguchi T. Air turbines for wave energy conversion. Int. J. Rotating Mach., 2012, vol. 2012, art. 717398, doi: http://dx.doi.org/10.1155/2012/717398

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

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

[11] Tarnawski P., Ostapski W. Pulse powered turbine engine concept — numerical analysis of influence of different valve timing concepts on thermodynamic performance. Bull. Pol. Acad. Sci. Tech. Sci., 2018, vol. 66, no. 3, pp. 373–382, doi: http://dx.doi.org/10.24425/123444

[12] 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, doi: https://doi.org/10.18287/1998-6629-2015-14-1-132-138

[13] Takao M., Fujioka Y., Homma H., et al. Experimental study of a radial turbine using pitch-controlled guide vanes for wave power conversion. Int. J. Rotating Mach., 2006, vol. 2006, no. 017379, doi: http://dx.doi.org/10.1155/IJRM/2006/17379

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

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