Parametrická studie vlivu tvaru štěrbiny mezi lopatkou rotoru turbíny a skříní motoru na aerodynamické vlastnosti rotoru

Abstract

Tato diplomová práce otevírá otázku možnosti zlepšení vlastností kompresoru za pomoci numerické simulace proudění. Hlavním cílem je zvýšení operačního rozsahu na jednom stupni axiálního kompresoru s využitím zařízení pro pasivní kontrolu proudu umístěných ve skříni kompresoru. Prvně bylo prověřeno chování víru ve štěrbině mezi lopatkou a skříní následně celkové charakteristiky původního rotoru. Při snižování hmotnostního průtoku simulace odhalila zvýšený vliv koncového výru na hlavní proud. Navíc byl největší koncový vír v režimu blízkém odtrhávání proudění. Z tohoto důvodu byly pro kontrolu koncového víru navrženy čtyři verze drážkování implementováním sinusové úpravy geometrie. Tři ze čtyř testovaných verzí ukázaly možnost výrazného zvýšení rozsahu stabilního proudění. Nicméně prodlužení operačního rozsahu mělo za následek snížení celkové účinnosti. Na konec této práce jsou navrženy doporučení pro další výzkum.This present thesis addresses the question whether it is possible to obtain compressor’s performance increase with the aid of flow numerical simulations. The main objective is to extend the stable operating range of an axial single stage compressor by using passive flow control devices located on the compressor shroud. Firstly, it is examined the rotor’s tip leakage flow and after that, the overall performance without control. When reducing the mass flow rate, the simulation reveals an increased influence of tip vortex on the main flow. Additionally, large tip vortex is observed close to stall condition. Therefore, four different casing treatments are designed by implementing sinusoidal reshaping to control the tip vortex. Three out off four tested configurations showed ability to extend significantly the stall margin region. However, an increase in the operability had a penalty for the efficiency. On the end of the presented work recommendations are proposed for future research.