ОПТИМИЗАЦИЯ, ЭСКИЗНОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ (заключительный, этап 2)

Объект исследования и разработки – газоперекачивающий агрегат мощностью 25 МВт. Цель работы – замещение импорта и обеспечения экспортного потенциала разработка технических решений и прототипов устройств – камера сгорания, компрессор низкого давления для создания конкурентоспособных газовых турбин мощностью 25 МВт для газоперекачивающих агрегатов на основе цифровых двойников разрабатываемых устройств. Прогрессивные структурные сдвиги в отрасли, достигаемые использованием цифровых двойников, позволяющих на этапе проектирования моделировать полный жизненный цикл изделий, что в дальнейшем позволит эффективным образом организовать сопровождение эксплуатации, накопление данных и совершенствование подходов к разработке при создании новых подобных устройств. Основным методом выполнения работ является численное моделирование с применением методов многопараметрической оптимизации. Основной метод выполнения работы – современные методы автоматизированного проектирования на основе мультидисциплинарных подходов математического моделирования с использованием компьютерных и суперкомпьютерных технологий мирового уровня на основе фундаментальных положений механики, теории и практики конструирования авиационных газотурбинных двигателей. Основные результаты работы: − созданы параметрическая, сеточная, расчетная и оптимизационная модели КНД; − выполнена трехэтапная газодинамическая оптимизация КНД; − определены рабочие характеристики оптимизированного КНД; − проведено сравнение исходного и оптимизированного компрессоров, подтверждено увеличение КПД на Δη*к = +2.02% при сохранении параметров производительности и ограничений, предъявляемых ТУ; − проведен анализ НДС, оптимизированная конструкция КНД признана удовлетворительной с точки зрения статической и динамической прочности; − выполнена оптимизация КС по эмиссии вредных веществ, газодинамическому и тепловому состоянию; − для оптимизированной конструкции КС получено снижение концентрации CO – 27.89%, NO – 21.83% для целевого режима работы КС 1’, получены уровни СО = 42 мг/м3 и NO = 19 мг/м3 (35.8 и 15.1 ppm соответственно); − проведен анализ НДС, оптимизированная конструкция КС признана удовлетворительной с точки зрения статической прочности; − проведен анализ результатов виртуальных испытаний исходной конструкции КНД и КС, а также расчетов модернизированных КНД и КС; − выполнена эскизная проработка конструкции лопаток модернизированного КНД; − выполнена эскизная проработка конструкции модернизированной КС; − изготовлены элементы прототипов КНД и КС.