В статье исследовано течение газа в турбинных ступенях c отрицательным градиентом степени реактивности, полученным за счёт применения тангенциального наклона направляющих лопаток. Объекты исследования: две турбинные ступени. Первая: ступень с тангенциальным наклоном направляющих лопаток, линии центров скругления радиусов выходных кромок профилей которых прямолинейны, лежат в плоскости r-u цилиндрической системы координат и отклонены от направления r на среднем радиусе на 23 градуса в сторону вращения ротора. Вторая ступень создана на базе первой ступени. Две ступени отличаются тем, что во второй ступени линии центров скругления радиусов выходных кромок профилей в срединной части направляющих лопаток также прямолинейны и наклонены на 23 градуса на среднем радиусе, но затем у корня и у периферии плавно выведены на направление радиуса r. Построены расчетные модели двух турбинных ступеней с помощью программ, входящих в комплекс ANSYS Workbench: Geometry, Turbogrid. 3D проверочные газодинамические расчеты выполнены с помощью программы ANSYS CFX. На номинальном режиме для двух турбинных ступеней проанализированы: картина течения газа в меридианных обводах проточной части и конфигурация линий тока, выходящих из направляющего аппарата на корневом, среднем и периферийном радиусах. Построены графики суммарных характеристик турбинных ступеней (окружной КПД и степени реактивности у корня и у периферии) на разных режимах при изменении частоты вращения ротора, выполнены траверсирования параметров потока по высоте лопатки на номинальных режимах. Дано заключение о рациональном проектировании турбинных ступеней c отрицательным градиентом степени реактивности.

The study has explored the flow in turbine stages with a negative gradient of degree of reactivity. Stages of this type were created using the tangential inclination of guide blades. The objects of research were two turbine stages. The first stage was a turbine stage with tangential inclination of guide blades. The lines of rounding centers of the radii of output edges of guide blades were rectilinear, lying in the r-u plane of the cylindrical coordinate system and inclined by 23 degrees in the direction of rotation of the rotor at the mean radius. The second turbine stage was created on the basis of the first stage. Тhe two turbine stages differed in that the lines of rounding centers of radii of output edges in the middle part of guide blades were also rectilinear and inclined by 23 degrees at the mean radius in the second turbine stage, but they were smoothly directed to the radius direction r at the root and the periphery. The calculation models of turbine stages were constructed in the Geometry and TurboGrid programs included in ANSYS Workbench. 3D testing gas-dynamic calculations were performed in ANSYS CFX. The pattern of gas flow in the meridian contours of the flow section and the configuration of the current lines on the root, middle and peripheral radiuses were analyzed in nominal mode for the two turbine stages. The graphs of summary characteristics of turbine stages (the efficiency index and the degree of reactivity at the root and periphery) in different modes were presented. The distribution of flow parameters in nominal modes was given by the height of the blade. The conclusion about the rational design of turbine stages with tangential inclination of guide blades were given.

Научно-технические ведомости СПбПУ. Сер.: Естественные и инженерные науки = St. Petersburg polytechnic university journal of engineering science and technology / Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого. — Санкт-Петербург: Изд-во Политехн. ун-та, 2017-. Т. 25, № 2 [Электронный ресурс]. — Электрон. текстовые дан. (1 файл : 14,4 Мб). — Санкт-Петербург: Изд-во Политехн. ун-та, 2019. — Загл. с титул. экрана. — Электронная версия печатной публикации. — Свободный доступ из сети Интернет (чтение, печать, копирование). — Текстовый документ. — Adobe Acrobat Reader 7.0. — <URL:http://elib.spbstu.ru/dl/2/j19-347.pdf>.