CC BY
66
МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНЫЙ ЖУРНАЛ «СИМВОЛ НАУКИ»
№2/2016
ISSN 2410-700Х
Снижение виброакустической активности выходной решетки может быть также достигнуто посредством выполнения на этом участке ротора конической формы, повышая конфузорность канала, и оборудования торцевых внутренних поверхностей лопаток сотовыми вставками (рис. 2 в).
В таком конструктивном варианте в межлопаточных каналах сформируется центростремительный градиент скоростей, что обеспечит поджатие основным потоком к внутреннему коническому обводу канала прикорневой вихревой структуры, где ее энергия будет гаситься в сотовых ячейках решеток. Это снизит степень турбулизации рабочего тела, обеспечит стабилизацию линий тока и их винтообразное смещение вдоль поверхности вращающегося ротора вниз по течению, минимизируя индуцирование вибрационных процессов и генерацию звуковой энергии в сопловых решетках выходного отсека компрессора.
Использование предложенных конструктивных решений при проектировании выходных спрямляющих решеток осевых компрессоров позволит существенно снизить виброакустическую активность ГТУ.
Список использованной литературы
1. Дроконов, А.М. Генерация и методы снижения виброакустической активности в турбомашинах / А.М. Дроконов, Т.А. Николаева. - Брянск: БГУ, 2012. - 222с.
© Дроконов А.М., 2016
УДК 621.438
Дроконов Алексей Михайлович
канд. техн. наук, профессор БГТУ, г. Брянск, РФ E-mail: kafinyaz1@mail.ru
СНИЖЕНИЕ АЭРОДИНАМИЧЕСКОГО ШУМА ОСЕВЫХ КОМПРЕССОРОВ
Аннотация
Приведен метод снижения аэродинамического шума, генерируемого проточной частью осевых компрессоров.
Ключевые слова
Газотурбинная установка, осевой компрессор, вибрация, шум.
В основу современного технического прогресса положено постоянное наращивание производительности энергетических установок. Их модернизация, как правило, приводит к уменьшению металлоемкости агрегатов, а в условиях повышения параметров газовоздушных потоков и развиваемых мощностей это вызывает рост уровня виброактивности элементов турбоблоков и, как следствие, повышение интенсивности излучаемого ими звукового давления, в результате чего ухудшаются условия труда обслуживающего персонала и быта жителей прилегающих селитебных зон. Учитывая масштабность энергетических систем, шум можно рассматривать как один из факторов общего кризиса техногенной цивилизации.
Основными источниками акустической мощности газотурбинных установок (ГТУ) являются каналы всасывания и выхлопа компрессоров, представляющие собой волноводы, свободно излучающие в окружающее пространство звуковую энергию высокой интенсивности, достигающей порядка 50% от общей акустической мощности агрегатов [1].
Большой уровень звукового давления на входе в турбомашину (до 140.. ,150дБА) создается за счёт нестационарных процессов в воздухозаборных камерах и ударных волн, формируемых преимущественно
_МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНЫЙ ЖУРНАЛ «СИМВОЛ НАУКИ» №2/2016 ISSN 2410-700Х_
первыми тремя ступенями компрессора (рис.1), что вызывает необходимость разработки методов снижения шума энергоблоков.
Рисунок 1 - Проточная часть компрессора
Наиболее интенсивный уровень акустического давления в проточной части осевого компрессора генерируется вихревыми течениями в радиальных зазорах рабочих колёс.
В периферийной области необандаженной решётки течения имеют трёхмерный характер. Попадая в решётку у внешнего обвода, рабочее тело разделяется на основной межлопаточный поток, периферийный и щелевой (в пространстве между торцевой поверхностью рабочих лопаток и наружной стенкой) потоки, обладающие высокой энергией.
На выходе из радиальной щели на границе между щелевым и основными потоками у выпуклой стенки лопатки интенсивно развивается высокотурбулентный пограничный слой. В результате воздействия щелевой струи часть основного и щелевого потоков у выпуклой поверхности профиля приобретает циркуляционное движение в виде дискретного вихря с отрывными явлениями.
В этих условиях движение газа сопровождается значительными потерями энергии, генерацией вибрационных процессов и мощного звукового давления.
Уменьшить интенсивность высокотурбуленного вихревого течения на внешнем обводе рабочих лопаток при высоких числах Рейнольдса возможно за счёт ламинаризации потока - снижения уровня анизотропии жидкости в пограничном слое.
Для формирования изотропной формы течения энергоносителя в области радиальных зазоров рабочих колёс компрессоров следует организовывать внешнее воздействие на молекулы газа пограничного слоя переменным магнитным полем в частотном диапазоне от 109 до 1013 Гц, что адекватно частоте их собственных колебаний (используя эффект Керра) [2].
Реализовать этот метод гашения виброакустической активности ступеней компрессора возможно созданием переменного магнитного поля на внутренней поверхности корпуса (в зоне радиальных зазоров первых ступеней). С этой целью в соответствующих сечениях корпуса компрессора следует установить кольцевые электромагниты (ЭМ) шлицевого типа (рис.2).
Управление частотой электромагнитного поля, регулирующего уровень генерируемого проточной частью звуковой энергии, следует выполнять с помощью электронного блока, включенного в специальную систему автоматического регулирования (САР) акустической мощности, излучаемой входным трактом компрессора.
_МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНЫЙ ЖУРНАЛ «СИМВОЛ НАУКИ» №2/2016 ISSN 2410-700Х_
Функциональная схема такой системы управления приведена на рисунке 3. Она включает микрофон (рис.3, п.2), установленный, например, на внешнем радиусе входного направляющего аппарата компрессора, регистрирующий уровень излучаемой агрегатом акустической энергии (модовый состав звукового поля).
Электрический сигнал микрофона после сравнения с заданием (задающее устройство 3 (рис.3), регламентирующее нормированную мощность излучаемой энергии) поступает в регулятор 4, выполненный по электронной схеме с цифровой реализацией закона управления. Электронный блок 5, управляемый регулятором 4, формирует в кольцевых обмотках ЭМ (рис.2; рис.3, п.6) высокочастотное электромагнитное поле, настраивая его на частотные характеристики флюида.
3
Рисунок 2 - Схема установки щелевого ЭМ в корпусе компрессора: 1-ЭМ; 2-корпус; 3-рабочее колесо
Рисунок3 - Функциональная схема САР уровня излучаемого шума: 1-компрессор; 2-микрофон; 3-задающее устройство; 4-регулятор; 5-электронный блок; 6-ЭМ
Это позволит на молекулярном уровне управлять течением энергоносителя в зоне периферийных радиальных зазоров первых ступеней компрессора, исключить в их каналах срывные явления, создать условия для изотропного течения газа, ламинаризировать пограничные слои.
Таким образом, используя высокочастотные электромагнитные поля, управляемые САР, можно погасить значительную часть излучаемой компрессорными ступенями звуковой энергии, что позволит снизить общий уровень шума, повысить надёжность и экономичность ГТУ.
Разработанное устройство целесообразно также использовать:
_МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНЫЙ ЖУРНАЛ «СИМВОЛ НАУКИ» №2/2016 ISSN 2410-700Х_
- на вентиляторных ступенях мощных авиационных турбомашин, обеспечивая снижение акустической мощности двигателей в период взлётно-посадочных режимов работы;
- в выхлопных диффузорных устройствах паровых и газовых турбин, предотвращая отрыв пограничных слоёв на внешнем и внутренних обводах.
Список использованной литературы
1. Дроконов, А.М. Акустические характеристики турбинных установок / А.М. Дроконов, А.Е. Дроконов.-Брянск: БГТУ, 2013. - 192с.
2. Прохоров, А.М. Физическая энциклопедия/Д.М. Алексеев, А.М. Балдин, А.М. Бонч-Бруевич; Под ред. А.М. Прохорова. - М.: Советская энциклопедия, 1990. - 703 с.
© Дроконов А.М., 2016
УДК 004.023:004.896
Кудрявченко Иван Владимирович
К.т.н., доцент
Институт информационных технологий и управления в технических системах ФГАОУ ВО «Севастопольский государственный университет»
г. Севастополь, Российская Федерация
ПОСТРОЕНИЕ КОМБИНИРОВАННОГО ДИСКРЕТНОГО ПРОСТРАНСТВА НА ОСНОВЕ ПОКРЫТИЙ ПЛОСКОСТИ ПРАВИЛЬНЫМИ МНОГОУГОЛЬНИКАМИ
Аннотация
Рассматриваются варианты построения двумерного комбинированного дискретного пространства в результате трансформации и объединения дискретных пространств, заданных на основе квадратного, треугольного и гексагонального покрытий плоскости.
Ключевые слова
Двумерное комбинированное дискретное пространство, секторное развертывание
Основные термины и определения, связанные с двумерными ДП, заданными на основе квадратного (Ш), треугольного (Пт) и гексагонального (Пн) покрытий плоскости, были даны в предыдущих публикациях автора [1, 2]. Однако, для решения задачи терминального управления роем частиц (РЧ) представляется важным рассмотреть варианты трансформации и объединения ДП с целью построения комбинированного дискретного пространства (КДП), что позволит разнообразить траектории частиц и сделать их менее предсказуемыми, а «поведение» частиц более независимым.
Под трансформацией (преобразованием) ДП будем понимать изменение системы координат в дискретном времени (ДВ) в соответствии с требуемым способом покрытия: треугольным, квадратным или гексагональным.
Тогда, в простейшем случае, множество и всех точек КДП, можно получить, объединяя множества покрытий
Щт = Ш и Пг (а); Щн = Ш и Пн (Ь); Иг-н = Пт и Пн (с) . (1)
Для построения КДП также необходимо выделить множество I, образуемое пересечением покрытий Ь-т = Ш п Пт (а); Ь-н = Ш п Пн (Ь); 1т-н = Пт п Пн (с) , (2)
