Улучшение аэродинамических и акустических характеристик рабочих колес осевых компрессоров и вентиляторов изменением формы оси лопаток
Диссертация
Научные исследования по осевым вентиляторам тесно связаны с теоретическими работами в области осевых компрессоров. При скоростях ниже звуковых обтекание лопаток ступени осевого компрессора и лопаток осевого вентилятора подчиняется одним и тем же уравнениям, что дало возможность разработать для них общую теорию и использовать аналогичные методы расчета. В работах Брусиловского И. В., Ушакова К… Читать ещё >
Содержание
- 1. Обзор литературы
- 2. Профилирование рабочих колес и программа спектрального анализа
- 2. 1. Программа спектрального анализа
- 2. 2. Профилирование лопаток экспериментальных рабочих колес
- 3. Аэродинамические испытания
- 3. 1. Аэродинамические испытания рабочего колеса с обычными и серповидными лопатками и сравнение их результатов
- 3. 2. Измерение параметров потока за базовым и серповидным рабочими колесами
- 3. 3. Погрешности измерений
- 4. Измерения акустических и пульсационных характеристик
- 4. 1. Измерение акустических характеристик в заглушённой камере
- 4. 2. Система измерения пульсаций давления на вращающейся лопатке рабочего колеса. Методические испытания
- 4. 3. Многоканальные измерения пульсаций давления на вращающейся лопатке базового и серповидного рабочего колеса
- 4. 4. Система измерения пульсаций давления в неподвижной системе координат за рабочим колесом
- 5. Исследования базового и серповидного рабочих колес с помощью расчетных методов
- Выводы
- Условные обозначения
Список литературы
- Бекнев B.C. Оптимальное проектирование решеток дозвуковых компрессоров, вентиляторов и насосов // Известия высшей школы. Машиностроение. 1963. № 9. С. 543−550.
- Бекнев B.C., Тумашев Р. З. Концевые явления при проектировании осевого компрессора // Вестник МГТУ. 1999. № 3. С. 13−21.
- Бекнев B.C., Землянский A.B., Тумашев Р. З. Вращающийся срыв в ступенях осевого компрессора с рабочими лопатками малого удлинения // Изв. Вузов. Машиностроение. 1978. № 2. С. 17−21.
- Бендат Дж., Пирсол А. Прикладной анализ случайных данных: Пер. с англ. М.: Мир, 1989. 540 с., ил.
- Бендат Дж., Пирсол А. Применение корреляционного и спектрального анализа: Пер. с англ. М.: Мир, 1983. 312 е., ил.
- Брусиловский И.В. Аэродинамика осевых вентиляторов. М.: Машиностроение, 1984. 240 е., ил.
- Брусиловский И.В. Аэродинамический расчет осевых вентиляторов. М.: Машиностроение, 1986. 288 е., ил.
- Брусиловский И.В. Аэродинамика и акустика осевых вентиляторов // Труды ЦАГИ им. Проф. Н. Е. Жуковского. 2004. Выпуск 2650. 275 с.
- Брусиловский И.В. Выбор густоты решетки профилей и угла атаки в осевых вентиляторах // Промышленная аэродинамика. 1975. Сб. № 32. С. 93−117.
- Брусиловский И.В., Исакович С. А., Колганова И. А. Повышение КПД осевого вентилятора путем уменьшения вторичных потерь давления в специальномспрямляющем аппарате // Научн.-техн. Отчет ЦАГИ. 1988. № 12 160. 123 с.
- Брусиловский И. В., Колганова И. А. Пульсации давления за рабочим колесом осевого вентилятора и на лопатках спрямляющего аппарата при изменении расстояния между ними // X Всесоюзная Акустическая конференция. М., 1983. Том II. С. 29−32.
- Брусиловский И. В., Колганова И. А. Экспериментальное исследование пульсаций давления в осевом вентиляторе // Аэроупругость турбомашин. Новосибирск: ИГ СО АН СССР, 1984. С. 121−127.
- Гиневский A.C., Власов Е. В., Колесников A.B. Аэроакустические взаимодействия. М.: Машиностроение, 1978. 176 е., ил.
- Гутин Л.Я. О звуковом поле вращающегося воздушного винта // ЖТФ. 1936. Т. 6. С. 899.
- Довжик С.А. Исследования по аэродинамике осевого дозвукового компрессора // Труды центрального аэрогидродинамического института им. Проф. Н. Е. Жуковского. 1968. Выпуск 1099. 279 с.
- Ершов В.Н. Неустойчивые режимы турбомашин. М.: Машиностроение, 1966. 180 е., ил.
- Ефимцов Б.М. Моделирование колебаний и акустического излучения пластин в турбулентном пограничном слое // Труды ЦАГИ. 1974. Вып. 1539. С. 64−73.
- Ефимцов Б.М. Критерии подобия спектров пристеночных пульсаций давления турбулентного пограничного слоя // Акустический журнал. 1984. Т. 30. Вып. 1.С. 58−61.
- Измайлов P.A., Акулыпин Ю. Д., Крутиков Т. Е. Система диагностики предпомпажного состояния центробежного компрессора // Турбины и компрессоры. 2004. № 3,4 (28,29). С. 15−22.
- Караджи В.Г. Выбор и оценка параметров приемников для измерения пульсаций статического давления в каналах вентилятора // Международная конференция // Труды VII научно-технической конференции по аэроакустике. Москва, 1981. С. 58−63.
- Караджи C.B. Отработка методики расчета аэродинамических характеристик вентиляторов на программном комплексе Flowvision. Труды Международной научно-практической конференции // Инженерные системы 2010: Москва, 2010. С. 16−19.
- Караджи C.B. Разработка системы измерения пульсаций давления на вращающемся колесе осевой лопаточной машины // Компрессорная техника и пневматика. 2012. № 1. С. 26−29.
- C.B. Караджи, Р. З. Тумашев Сравнение аэродинамических характеристик лопаточных венцов с различной формой оси лопатки // Journal of Siberian Federal University. Engineering & Technologies. 2012. Том 3. Вып. 5. С. 245 257.
- Караджи C.B. Измерение звуковой мощности осевых рабочих колес с изогнутой осью лопатки // Компрессорная техника и пневматика. 2012. № 7. С. 34−37.
- Колесников A.B., Носов А. Я. Об ошибках измерения неравномерных потоков при помощи пневмометрических насадков // Промышленная аэродинамика. 1962. Сб. № 24. С. 134−141.
- Митрофович В.В. Определение предельных расчетных параметров осевых вентиляторов с высоким статическим КПД // Промышленная аэродинамика. 1991. Вып. 4(36). С. 260−280.
- Мунин А.Г., Самохин В. Ф., Шипов P.A. Авиационная акустика и др. в 2-х ч. М.: Машиностроение. 1986. Ч. 1. Шум на местности дозвуковых пассажирских самолётов и вертолётов. 248 е., ил.
- Авиационная акустика / Под ред. канд. техн. наук А. Г. Мунина и канд. тех. наукВ.Е. Квитки. М.: Машиностроение, 1973.448 с.
- Снижение шума самолетов с реактивными двигателями / А. М. Мхитарян, В. Г. Ененков, Б. Н. Мельников, В. И. Токарев, И. П. Шмаков. М.: Машиностроение, 1975. 264 с.
- Непомнящий Е.А. Исследования и расчет звука воздушного винта // Тр. ЦИАМ. 1941. Вып. 39. С. 24−25.
- Петровский B.C. Гидродинамические проблемы турбулентного шума, JL: Судостроение, 1966. 250 с.
- Петунин А.Н. Методы и техника измерения параметров газового потока (приемники давления и скоростного напора), М.: Машиностроение, 1972. 329 с.
- Пешехонов Н.Ф. Приборы для измерения давления, температуры и направления потока в компрессорах, М.: Оборонгиз, 1962. 184 с.
- Повх И.Л. Аэродинамический эксперимент в машиностроении. Изд. 3-е, доп. и исправл. JL: Машиностроение (Ленингр. отделение), 1974. 480 с.
- Савин Н.М., Сарен В. Э. Гидродинамическое взаимодействие венцов в системе статор ротор — статор осевой турбомашины // Изв. РАН. МЖГ. 2000. № 3. С. 145−158.
- Северина H.H., Юдин Е. Я. К вопросу о характере зависимости звуковой мощности вентилятора от скорости вращения рабочего колеса // VII Всесоюзная акустическая конференция. Тезисы докладов. Л., 1971. С. 97−104.
- Сироткин Я.А. Аэродинамический расчет лопаток осевых турбомашин, М.: Машиностроение, 1972. 448 с.
- Скучик Е. Основы акустики. М.: Мир, 1976. Т. 2. 544 с.
- Смольяков A.B., Ткаченко В. М. Модели поля псевдозвуковых турбулентных пристеночных давлений и опытные данные // Акуст. журн. 1991. 37, № 6. С. 1199−1207.
- Смольяков A.B. Шум турбулентных потоков. СПб.: ЦНИИ им. акад. А. Н. Крылова, 2005. 312 с.
- Смольяков A.B. Вычисление спектров псевдозвуковых флуктуаций пристеночных давлений в турбулентных пограничных слоях // Акуст. ж.2000. Т. 46, № 3. С. 401−407.
- Таунсенд А.А. Структура турбулентного потока с поперечным сдвигом. М.: Машиностроение, 1959, 400 с. ил.
- Методика и Техника Интенсиметрических Измерений в Авиационной Акустике // Труды Советско-Французского Симпозиума. Москва, 1987. С. 3437.
- Ушаков К.А., Брусиловский И. В., Бушель А. Р. Аэродинамика осевых вентиляторов и элементы их конструкций. М.: Гостехиздат, 1960. 424 с.
- Турбулентность. Принципы и применения / Под ред. У. Фроста, Т. Моулдена, М.: Мир, 1980. 526 с.
- Холщевников К.В. Теория и расчет авиационных лопаточных машин. М.: Машиностроение, 1970. 523 е., ил.
- Хорошев Г. А., Петров Ю. И., Егоров Н. Ф. Борьба с шумом вентиляторов. М.: Энергоиздат, 1981. 143 с.
- Экологические проблемы авиации / Под ред. Ю. Д. Халецкого, М.: ТОРУС ПРЕСС, 2010. 504 е., ил.
- Юдин Е.Я. Борьба с шумом М.: Стройиздат, 1964. 704 с.
- Юдин Е.Я. О вихревом шуме вращающихся стержней // Журнал технической физики. 1944. Т. 14. Вып. 9. С. 561−567.
- Bamberberger Konrad, Carolus Thomas Optimization of axial fans with highly swept blades with respect to losses and noise reduction // Fan 2012, Senlis (France), 18−20 April 2012.12 p.
- Beiler M.G., Carolus Т.Н. Computation and Measurement of the Flow in Axial Flow Fans with Skewed Blades // ASME J. Turbomachinery. 1999. Vol. 121. P. 59−66.
- Blake W.K. Mechanics of Flow // Induced Sound and Vibration, 1986. Vol. I. 974
- Bradshow P. Inactive motion and pressure fluctuations in turbulent boundary layers //J. Fluid Mech. 1967. V. 30. P. 241−258.
- Intensity Measurements. The analysis technique of the nineties. Naerum: Bruel&Kjaer, English BA 7196−14,1988. 87 p.
- Cai N., Benaissa A., Allan W.D. Aeroacoustic performance of axial-flow fans in the self-simulated and non-self-simulated domains //AIAA Paper 2003−3296: 9th AIAA/CEAS Aeroacoustics Conference. Hilton (Head, SC), 2003. 7 p.
- Datasheet MPXV5004. Tempe (Arizona): Freescale Semiconductor. Inc. Technical Information Center. 2007.14 p.
- Two-point Descriptions of Wake Turbulence with Application to Noise Prediction / W. J. Devenport, C. Muthanna, Ma R., S. A. L. Glegg // AIAA Journal. 2001. Vol. 39. P. 2302−2307.
- Dittmar J.H., Elliott D.M., Fite E.B. The Noise of a Forward Swept Fan: report NASA/TM—2003−212 208. Hanover. 2003. 26 p.
- Dragan B., Taraboanta F. Active noise control of axial fans // The Annals of University «Dunarea De Jos» of Galati Fascicle. 2002. VIII. P. 76−79.
- Turbine blade/vane interaction noise: Acoustic mode analysis using in-duct sensor rakes / L. Enghardt, U. Tapken, W. Neise, F. Kennepohf, K. Heinig // AIAA. 2001. № 2153, 8 p.
- Envia E, Huff D., Morrison C.R. Analytical Assessment of Stator Sweep and Lean in Reducing Rotor-Stator Tone Noise // AIAA. 1996. № 1791. 6 p.
- Fite E.B. Overall Aerodynamic Performance Measurements for a Forward Swept Low Noise Fan // NASA TM -2006−214 413. Cleveland (Ohio). 2006. 42 p.
- Frederick Nicolaas le Roux The CFD simulation of an axial flow fan // Department of Mechanical and Mechatronic Engineering, University of Stellenbosch, 2010. 12 P
- Goody M. C., Simpson R. L. Surface Pressure Fluctuations Beneath Two- and Three-Dimensional Turbulent Boundary Layers // AIAA Journal. 2000. Vol. 38, No. 10. P. 1822−1831.
- Hambric S.A., Hwang Y.F., Bonness W.K. Vibrations of plates with clamped and free edges excited by low-speed turbulent boundary layer flow // J. Fluids and Structures. 2004. V. 19. P. 93−110.
- Hanson D.B. Broadband noise source studies for a fan with coupled rotor/stator // 9th AIAA/CEAS Aeroacoustics Conference and Exhibit. Hilton (Head, SC), 2003. 14 p.
- Hanson D.B. Influence of Lean and Sweep on Noise of Cascades with Turbulent Inflow // AIAA/CEAS Paper No. 99−1863 presented at the 5th AIAA/CEAS Aeroacoustics Conference. Seattle, 1999. P. 417−425.
- Hanson D.B. Theory for Broadband Noise of Rotor and Stator Cascades with Inhomogeneous Inflow Turbulence Including Effects of Lean and Sweep //NASA/CR-2001−210 762. Cleveland (Ohio), 2001. 73 p.
- Harvey H. Hubbard Aeroacoustics of flight vehicles, Volume 1, Noise sources // NASA Reference publication 1258. 1991. Vol. 1. 592 p. (WRDC Technical report 90−3052)
- Howe M.S. Trailing Edge Noise at Low Mach Numbers // Journal of Sound and Vibration. 1999. Vol. 252 (2). P. 211.
- Janos Vad, Csaba Horvath The impact of the vortex design method on the stall behavior of axial flow fan and compressor rotors // Proceedings of ASME Turbo Expo 2008: Power for Land, Sea and Air. 2008, Berlin (Germany). 10 p.
- Jifu Lu Xinli Wei, Yang Li Research on aerodynamics and exit flow field of skewed fan-rotors // Power and Energy Engineering Conference (APPEEC). Chengdu (China), 2010. P.
- Joongnyon Kim, Kyoungyoun Kim, Hyung Jin Sung Wall Pressure Fluctuations in a Turbulent Boundary Layer After Blowing or Suction // AIAA Journal. 2003. Vol. 41, No. 9. P. 1697−1704.
- Karazhi S.V., Moskovko Y.G. Axial rotor wheel, WIPO Patent Application.
- W0/2010/33 051 Al, 25 March, 2010. 9 p.
- Laurence J. Heidelberg Comparison of Tone Mode Measurements for a Forward Swept and Baseline Rotor Fan // NASA Glenn Research Center, AIAA-2003−3293. Cleveland (Ohio). 2003. 12 p.
- Lieblein S. Loss and stall analysis of compressor cascades // Trans. ASME. Ser. D. 1959. Vol. 81. P. 387−400.
- Lighthill M.J. On sound generated aerodynamically. I-II // Proc. Roy. Soc. Ser. A. 1952. V. 211, № 1107. P. 564- 1954. V. 222, № 1148. P. 1.
- Li Yang, Ouyang Hua, Du Zhao-Hui Optimization Design and Experimental Study of Low-Pressure Axial Fan with Forward-Skewed Blades // International Journal of Rotating Machinery. 2007. Volume 2007. № 85 275. 10 p.
- A computational study of the interaction noise from a small axial-flow fan / H.Z. Lu, Huanga Lixi, R. M. C. So, J. Wang//J. Acoust. Soc. Am. 2007. Vol. 122, No. 3. P. 1404−1415.
- Mani R. Noise Due To Interaction of Inlet Turbulence With Isolated Stators and Rotors//J. Sound Vib. 1971. Vol. 17, No. 2. P. 251−260.
- Stephane Moreau, Michel Roger Effect of airfoil aerodynamic loading on trailing edge noise // 9th AIAA/CEAS Aeroacoustics Conference and Exhibit. Hilton (Head, SC), 2003. P. 1−11.
- Nicolas Spitz, William J. Devenport, Stewart A. L. Glegg Predicting Modes of the Unsteady Vorticity Field near the Trailing edge of a Blade // 9th AIAA/CEAS Aeroacoustics Conference. Hilton (Head, SC), 2003. 20 p.
- Owens R.E. Energy Efficient Engine Performance System Aircraft Integration Evaluation //report NASA/CR 159 488. Cleveland (Ohio). 1979. 83 p.
- High Efficiency Forward Swept Propellers at Low Speed / A. Paxton, E. Gryn, E. Hines, U. Perez, G.C. Zha // AIAA Paper. Coral Gables (FL). 2003. № 1069. 13 p.
- Experimental Investigation of Unsteady Pressure on an Axial Compressor Rotor Blade Surface / Wang Qingwei, Liu Bo, Xiang Xiaorong, Bo Xiangfeng, Hou Weimin // Energy and Power Engineering, 2010. № 2. P. 131−136.
- Rasmussen Gunnar. Measuring Intensity //Naerum: Briiel&Kjaer. 1988. P. 1−11.
- Rangwalla A.A., Rai M.M. A Numerical Analysis of Tonal Acoustics In RotorStator Interactions // Journal of Fluids and Structures. 1993. Vol. 7. P. 611−637.
- Roger M., Moreau S. Wang, M. Towards Airfoil Self Noise Prediction Using Wall-Pressure Statistics from LES and an Analytical Acoustic Model // Stanford: Center for Turbulence Research Annual Research Briefs, 2002. 8 p.
- Computational Aeroacoustic Prediction of Discrete-Frequency Noise Generated by a Rotor-Stator Interaction / S. Sawyer, M. Nallasamy, R. Hixon, R.W. Dyson, L.D. Koch // 9th AIAA/CEAS Aeroacoustics Conference and Exhibit. Hilton (Head, SC), 2003. 18 p.
- Sijtsma Pieter, Johan B.H.M. Schulten Wake modeling accuracy requirements for prediction of rotor wake-stator interaction noise // 9th AIAA/CEAS Aeroacoustics Conference and Exhibit. Hilton (Head, SC), 2003. 10 p.
- Schneider M., Carolus T. Turbulent Ingestion Noise from Axial Fans Statistic Parameters of the Inflow and Noise Prediction // Proc. of the 12th Int. Congress on Sound and Vibration. Lissabon, 2005. 5 p.
- Wilcox D.C. Turbulence modeling for CFD, La Canada. DCW Industries, Inc., 1994.460 p.
- Benefits of Swept and Leaned Stators for Fan Noise Reduction / R.P. Woodward, D.M. Elliott, C.E. Hughes, J.J. Berton // AIAA-99−0479. 1999. 12 p.
- Wright T. and Simmons, W.E. Blade Sweep for Low-speed Axial Fans // ASME J. Turbomachinery, 1990. Vol. 112. P. 151−158.чшшсшч июигиммимгшюсш и юиовли1. РОС С ИИПСШ! ФГДН’АЦШ!
- Гос>-1"рС1вснный н.'*чиыи шнир Россиисцои Фе «рлшш
- ФСН> ПЬЫИ ?<�ф>ЧГ’С||Н<�н |,.!ГЗ («10С пропри! ПК
- ЦЕНТРАЛЬНЫП ДОРОГИДРОДШ? АМПЧКСКНЙ ИНСТИТУТ имени профессора 11. К. Жг ко в а: о го"1. ФГУП «ЦАГИ» *140 140 Ч’ючсвч’а» оГ)1,1 'Л «. I Кумовского, Л! л |1. Г -та»!, и
- Исполнительный директор Чернышев СЛ.1. Члены комиссииу/.