Рельефные завихрители потока для газовых двигателей компрессорных установок

В камере сгорания поршневых и турбинных газовых двигателей компрессорных установок предусмотрен завихритель газового потока. В отличие от стандартных диффузорных завихрителей потока, имеющих выделенные недостатки, в статье предлагается и исследуется с помощью программного модуля гидродинамического моделирования SolidWorks Flow Simulation прямоточный завихритель, на который нанесен винтовой рельеф. Показано, что рельефный завихритель не менее эффективно может стабилизировать и смешивать поток, а в перспективе, вероятно, лучше обычного диффузора. С точки зрения эффективности закрутки рассмотрены различные профили рельефа завихрителя, при этом выделен треугольный профиль.

Материалы и методы

Выдвинута гипотеза об эффективности использования в качестве стабилизатора потока в газотурбинных и газопоршневых двигателях рельефного завихрителя. Проведено имитационное моделирование потока для различных геометрических профилей проходного сечения рельефного завихрителя в програмном обеспечении SolidWorks Flow Simulation. Выявлен наиболее эффективный профиль.

Итоги

С помощью имитационного моделирования газового потока в модуле Flow Simulation была подтверждена гипотеза о том, что для стабилизации потока в газовых двигателях можно эффективно использовать прямоточ­ные завихрители потока.

Также были проанализированы различ­ные профили сечения прямоточных стаби­лизаторов. Было выявлено, что для лучше­го перемешивания потока целесообразно использовать стабилизатор с треугольным профилем.

Выводы

С помощью имитационного моделирования газового потока в модуле Flow Simulation ав­торами статьи была подтверждена гипотеза о том, что для стабилизации потока в газовых двигателях можно эффективно использовать прямоточные стабилизаторы (завихрители) потока, поскольку параметры закрутки пото­ка практически не уступают традиционно ис­пользуемым диффузорам.

Проанализированы различные профили се­чения прямоточных стабилизаторов. Были получены следующие максимальные пара­метры завихрения для профилей: треуголь­ный — 34000 1/с; трапецеидальный — 9600 1/с; полукруглый — 13100 1/с; синусоидаль­ный — 13800 1/с; прямоугольный — 15200 1/с. Было выявлено, что для лучшего пере­мешивания потока целесообразно использо­вать стабилизатор с треугольным профилем, так как он обладает лучшими показателями завихренности.