Vliv geometrických úprav na účinnost kompresorového stupně

Abstract

Hlavním úkolem této práce je zjistit vliv přítomnosti různých konstrukčních prvků na pracovní charakteristiky stupně radiálního kompresoru. Konkrétně se jedná o vliv ucpávek krycího a nosného kotouče oběžného kola, dále pak o vliv přechodových zaoblení oběžných lopatek a zejména byl zkoumán vliv přítomnosti technologických otvorů v oběžných lopatkách kompresorového stupně.

Pro účely práce proběhla řada CFD simulací několika různých kompresorových stupňů v prostředí NUMECA FINE/Turbo, přičemž bylo nejdříve nutné stanovit vhodný model turbulence a parametry výpočetních sítí. Jednotlivé stupně se od sebe liší jak výkonovými parametry, tak typem oběžných lopatek. Spočtené charakteristiky byly porovnány s daty získanými z měření uskutečněných na kompresorovém standu.

Podstatnou a zároveň nejdůležitější část práce tvoří již zmíněné zkoumání vlivu přítomnosti technologického otvoru v lopatkách oběžného kola na charakteristiky stupně. Jedná se o otvory, které mohou vzniknout v lopatkách při výrobě svařovaných oběžných kol, a které slouží jako koncentrátory napětí a odvádějí tak napětí z namáhaného svaru. Cílem práce je nalézt vhodnou polohu otvoru v závislosti na typu lopatek s ohledem na dosaženou účinnost stupně. Numerické simulace stupňů se zahrnutými ucpávkami a přechodovým zaoblením v geometrickém modelu pak slouží především ke zjištění, do jaké míry lze minimalizovat rozdíly mezi spočtenými a naměřenými hodnotami.