Анотація до роботи:

Калашніков А.М. Удосконалення методу розрахунку термогазодинамічних процесів у зворотно-напрямних апаратах відцентрових компресорів. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук зі спеціальності 05.05.15 – вакуумна та компресорна техніка. - Сумський державний університет, Суми, 2007 р.

У дисертаційній роботі представлені математичні моделі течії газу в поворотному коліні та лопатковій решітці зворотно-напрямного апарата та наведені результати чисельного та експериментального досліджень газодинамічних параметрів течії газу у моделі зворотно-напрямного апарата відцентрового компресора.

Основним змістом роботи є створення методу розрахунку течії газу в елементах зворотно-напрямних апаратів з урахуванням нерівномірності потоку газу на вході в ЗНА та отримання експериментальних даних про структуру потоку у поворотному коліні та лопатковій решітці зворотно-напрямного апарата з профільованими лопатками. Створені математична і комп'ютерна моделі течії газу в поворотному коліні зворотно-напрямного апарата відцентрового компресора, що враховують нерівномірність потоку на вході в зворотно-напрямний апарат. Виконані чисельні дослідження течії газу в поворотних колінах з різними геометричними параметрами при різних режимах течії газу. Проведені чисельні дослідження течії газу в лопатковій решітці зворотно-напрямного апарата. Виконано порівняння результатів параметрів потоку з експериментальними даними, яке підтвердило можливість використання пропонованого методу для проведення чисельних досліджень ЗНА відцентрового компресора.

У дисертаційній роботі вирішено наукова задача удосконалення методу розрахунку течії газу у зворотно-напрямних апаратах відцентрових компресорів.

За результатами роботи можна зробити такі висновки:

- більшість наявних у науково-технічній літературі експериментальних даних щодо поворотних колін і лопаткових решіток ЗНА стосуються тільки входу і виходу цих елементів, а рекомендації для проектування торкаються вибору значень деяких величин b₅/b₄, R_вт/b₅, а також визначення оптимальної кількості лопаток ЗНА;

- у науково-технічній літературі відсутні експериментальні дані про розподіл тисків та швидкостей потоку у поворотному коліні і лопатковій решітці зворотно-напрямних апаратів з профільованими лопатками;

- методи розрахунку зворотно-напрямних апаратів, у яких визначаються тільки усереднені значення параметрів потоку на вході та виході елементів ЗНА (одновимірна схема), не забезпечують визначення структури потоку у поворотному коліні та лопатковій решітці;

- проектування економічних відцентрових компресорів припускає визначення структури потоку у проточній частині, зокрема у поворотному коліні і лопатковій решітці ЗНА;

- використання для розрахунку течії газу у зворотно-напрямних апаратах програмних комплексів, таких, як ANSYS CFX, FlowER, FlowVision, дозволяє отримувати дані про структуру потоку у каналах компресора, але потребує для цього значних витрат часу;

- створені математичні моделі течії газу у поворотному коліні та в лопатковій решітці зворотно-напрямних апаратів відцентрових компресорів, які дозволяють визначати термогазодинамічні параметри потоку газу в зворотно-напрямних апаратах з урахуванням нерівномірності потоку газу за шириною каналу;

- розроблені комп'ютерні моделі течії газу у поворотному коліні та у лопатковій решітці зворотно-напрямних апаратів відцентрових компресорів, з використанням яких виконані чисельні дослідження елементів ЗНА з різними геометричними параметрами, при різних режимах роботи;

- аналіз результатів розрахунку показує неоднозначність впливу геометричних параметрів поворотного коліна на структуру потоку при різних режимах течії, що підтверджує необхідність визначення термогазодинамічних параметрів потоку з урахуванням конкретних умов течії. Отримані результати розрахунку підтверджують можливість використання розробленого комплексу програм для визначення оптимальних конструктивних параметрів ЗНА, при яких забезпечується сприятлива структура потоку для конкретних умов течії;

- отримані експериментальні дані про структуру потоку у поворотному коліні і лопатковій решітці зворотно-напрямних апаратів із профільованими лопатками;

- використана методика експериментального дослідження забезпечила отримання достовірних експериментальних даних із допустимою для газодинамічних досліджень точністю;

- експериментальні дослідження структури потоку газу показали, що нерівномірність потоку на вході в зворотно-напрямний апарат є значною, та підтвердили необхідність її урахування під час розрахунків термогазодинамічних параметрів потоку газу;

- визначений характер зміни повного тиску уздовж втулкової та периферійної поверхонь поворотного коліна. Отримані залежності можна використовувати для удосконалювання математичної моделі під час розрахунку течії газу у поворотному коліні відцентрового компресора;

- проведено порівняння розрахункових та експериментальних даних за структурою потоку у поворотному коліні та лопатковій решітці зворотно-напрямного апарата, яке підтвердило адекватність математичної та комп'ютерної моделей справжнім термогазодинамічним процесам у зворотно-напрямних апаратах відцентрових компресорів;

- рекомендується використання даних моделей під час проектування зворотно-напрямних апаратів відцентрових компресорів;

- результати виконаних досліджень впроваджені на науково-промислових підприємствах ТОВ СНВП «Технокомпресормаш», ВАТ ВЕК«Сумигазмаш», м. Суми і у навчальному процесі СумДУ.

Публікації автора:

1. Калинкевич Н.В., Бобров А.Н., Калашников А.Н. Повышение экономичности центробежных компрессоров за счет улучшения газодинамических характеристик неподвижных элементов ступени // Вісник Сумського державного університету. Серія Технічні науки (Машинобудування). – 2002. - №9(42). - С. 34-39.

2. Калашников А.Н., Калинкевич Н.В. К вопросу о проектировании обратно-направляющих аппаратов центробежных компрессоров // Вестник НТУУ «КПИ». Машиностроение. – 2002. - Вып. 42. - Т.2. - С. 158-160.

3. Калинкевич Н.В., Бобров А.Н., Калашников А.Н. Проектирование неподвижных элементов ступени центробежного компрессора с улучшенными газодинамическими характеристиками // Труды ХIII Международной научно-технической конференции по компрессоростроению «Компрессорная техника и пневматика в ХХI веке».- - Том 1.- Сумы: Изд-во СумГУ, 2004. - С. 197-200.

4. Калашников А.Н.. Экспериментальные исследования структуры потока газа в обратном направляющем аппарате центробежного компрессора // Вісник Сумського державного університету. Серія Технічні науки (Машинобудування). – 2006. - №12(96). - С. 70-75.

5. Калашников А.Н., Калинкевич Н.В. Расчет неизоэнтальпийного течения газа в обратно-направляющих аппаратах центробежных компрессоров // Вісник Східноукр. нац. ун-ту ім. В. Даля: У 2 ч. – 2007. - №3(109). Ч. 1. - C. 109-113.