Анализ газодинамической структуры потока в решетках профилей осевого компрессора газотурбинного двигателя

Abstract

Выполнено численное моделирование трехмерного вязкого течения в решетках осевого компрессора низкого давления газотурбинного двигателя. Проведен газодинамический расчет течения в первой ступени компрессора в нестационарной трехмерной постановке с помощью программного комплекса F. В качестве модели турбулентности использована дифференциальная двухпараметрическая k-ωSST модель Ментера. Расчет выполнен на разностной H-сетке c количеством ячеек более 1,3 млн в одном межлопаточном канале. В результате получено распределение полей скоростей и давлений, установлены основные причины неравномерности распределения параметров, выявлены неблагоприятные области течения в межлопаточном канале, проведена оценка параметров потока в решетках профилей. Газодинамическая структура потока имеет изменчивый характер по высоте лопатки от корня к периферии. Это может являться причиной возникновения переменных усилий, вызывающих изгибные и крутильные колебания, при действии нестационарного потока.

Виконано чисельне дослідження тривимірної в’язкої течії в решітках осьового компресора низького тиску на основі системи нестаціонарних рівнянь Нав’є–Стокса, осереднених за Рейнольдсом. Проведено розрахунок в нестаціонарній тривимірній постановці за допомогою програмного комплексу F. Визначено несприятливі області течії газу в міжлопатковому каналі та причини нерівномірності розподілення швидкості та тиску.

The numerical simulation of a three-dimensional viscous flow in cascade of the axial compressor of low pressure of the gas-turbine engine is presented. Gas-dynamic calculation of a flow in the first compressor stage in nonstationary three-dimensional statement in program complex F is carried out. The two-equation differential k-ω SST Menter’s turbulence model is used. The calculation is carried out on a differential H-grid with quantity of cells more than 1,3 million in one blade channel. Distribution of speeds and pressure fields is as a result received, the main reasons nonuniformity of parameters are defined, adverse areas of a flow in the blade channel are revealed, the assessment of parameters of a flow in the grid profiles is carried out. The gas-dynamic structure of a flow has changeable character on blade height from a root to the periphery. It can be the reason of the alternating strain causing bending and torsion vibration at action of a non-stationary flow.