Повышение качества численного моделирования и математической модели напора малорасходных ступеней центробежных компрессоров

В диссертации приведены результаты, обеспечивающие перевод проектных газодинамических расчетов малорасходных ступеней центробежных компрессоров (ЦК) с научно-исследовательского в инженерный класс задач за счет подходов стандартизации и проведенной унификации численного эксперимента и повышения качества математической модели напора. Центробежные многоступенчатые компрессоры промышленного назначения широко применяются во многих отраслях промышленности и энергетики. Последние ступени многоступенчатых центробежных компрессоров, как правило, являются малорасходными и сверхмалорасходными с расчетным условным коэффициентом расхода Фр<0,02. В малорасходных ступенях, имеющих малые относительные ширины каналов проточной части и, как следствие, малые гидравлические размеры, возрастают относительные значения комплекса потерь. Экспериментальные исследования малорасходных ступеней сложны, трудоемки и дорогостоящи. Использование современных численных методов ограниченно из-за необходимости обеспечения квалифицированными расчетчиками – пользователями соответствующих пакетов программ, приобретением коммерческой лицензии на программный продукт и вычислительного оборудования, арендой вычислительных мощностей и т.д. Вместе с тем для проектирования малорасходных компрессорных ступеней продолжается использование классических зависимостей, разработанных для среднерасходных ступеней, что не обеспечивает точность расчетов. При решении этой задачи для обеспечения необходимой степени точности применяются исследовательские подходы и методы. Актуальность темы исследования состоит в решении проблемы оптимального предварительного проектирования рабочих колес малорасходных ступеней центробежного компрессора, обеспечивающего заданные требования технического задания по напору без применения исследовательских подходов и методов. Объектом исследования являются малорасходные ступени центробежных компрессоров промышленного назначения. Предметом исследования является стандартизация и унификация проектных газодинамических расчетов по определению напора малорасходных рабочих колес и ступеней центробежных компрессоров. Научная проблема состоит в повышении качества решения задач по газодинамическому проектированию малорасходных рабочих колес и ступеней центробежных компрессоров и переводу данных задач из класса научных в класс проектных. Научная новизна работы заключается в разработке унифицированного подхода к численному моделированию рабочего процесса и повышении качества математической модели для определения коэффициентов теоретического и внутреннего напора при решении задач газодинамического проектирования малорасходных рабочих колес и ступеней центробежного компрессора