Численное моделирование динамической устойчивости роторов газоперекачивающих агрегатов с учетом тепловых и газодинамических нагрузок

Получены результаты аэроупругих расчетов центробежного и осевого компрессоров с учетом технологических дисбалансов и магнитных подвесов. Для верификации произведены тестовые аэроупругие расчеты, проведен обзор литературы по современному состоянию исследований в области аэроупругости турбомашин. Выполнены работы по созданию физических моделей газодинамических и тепловых процессов в тракте модельного многоступенчатого компрессора газоперекачивающего агрегата (ГПА). Построены модель процессов деформирования элементов аэродинамического модуля стенда модельных испытаний и многоступенчатого компрессора, нестационарная модель газодинамических процессов в лабиринтных уплотнениях модельного многоступенчатого компрессора ГПА, численно-аналитическая модель газодинамических процессов с учетом колебаний участка вала в лабиринтном уплотнении, численная модель аэроупругого деформируемого ротора. Составлен план проведения вычислительных экспериментов, предусматривающий возможность исследования влияния стационарных и нестационарных газодинамических, тепловых и прочностных процессов в модельном трехступенчатом компрессоре ГПА, стационарных прочностных процессов в лабиринтных уплотнениях и нестационарных газодинамических процессов в лабиринтных уплотнениях трехступенчатого компрессора ГПА и аэроупругости на вибрации ротора в магнитных подвесах. Определены необходимые ресурсы ВВК ПНИПУ для расчета газодинамических, тепловых и прочностных характеристик трехступенчатого модельного компрессора и лабиринтных уплотнений. Осуществлен перенос тепловых нагрузок из газодинамического расчета в нестационарный расчет по оценке параметров прогрева и напряженно-деформированного состояния конструкции элементов аэродинамического модуля стенда модельных испытаний, а также газодинамических нагрузок из газодинамического расчета - в расчет вибраций модельной ступени стенда модельных испытаний на ВВК ПНИПУ. Разработанная методика аэроупругого расчета применена к моделированию в динамической системе взаимодействия газ - ротор на примере экспериментальной ступени центробежного компрессора. В расчете по оценке компонентов НДС рассмотрен ротор в сборе, включая вал, рабочее колесо, магнитные подвесы. Проведен учет эксцентриситета участка вала и его положения, гравитации, взаимовлияния газодинамического потока и деформируемого ротора. Произведен газодинамический расчет модельного многоступенчатого компрессора, а именно расчет газодинамических, тепловых и прочностных характеристик трехступенчатого модельного компрессора и лабиринтных уплотнений. Выполнена корректировка физической, математической, твердотельной и сеточной моделей.