Серьёзной проблемой на пути разработки жидкостных ракетных двигателей (ЖРД) многоразового использования является обеспечение высокого ресурса и надёжности газовых турбин турбонасосных агрегатов (ТНА), обеспечивающих подачу топлива в камеру сгорания. Такая задача может быть решена при снижении уровня пульсаций давления в зоне взаимодействия ротор-статор турбины и динамических нагрузок, действующих на рабочие и статорные лопатки. В этой связи полезным инструментом является метод численного моделирования нестационарного турбулентного течения сжимаемого газа в проточной части турбины с определением амплитуды пульсаций давления в осевом зазоре между лопаточными решётками статора и ротора. В расчётную модель входят уравнения Навье-Стокса, энергии и уравнение конвективно-диффузионного переноса концентрации примеси. Плотность, теплопроводность и коэффициент диффузии линейно зависят от температуры и концентрации. Выполнены расчёты на разных сетках, доказывающие сеточную сходимость метода при достижении квазистационарного режима. Результаты расчётов показывают, что пульсации давления сильно зависят от величины осевого зазора, а основная частота пульсаций давления в спектре является частотой следования рабочих лопаток (ЧСЛ). Частота изменения момента на лопатке также совпадает с указанной частотой.

A serious issue in the development of reusable liquid-propellant rocket engines (LRE) is the provision of a high resource and reliability of gas turbines of turbopump, which supply fuel to the combustion chamber. This problem can be solved by reducing the level of pressure pulsations in the interaction zone of the turbine rotor-stator and dynamic loads acting on the working and stator blades. In this regard, a useful tool is the method of numerical simulation of the unsteady turbulent flow of a compressible gas in the turbine flow path with determination of the amplitude of pressure pulsations in the axial clearance between the stator and rotor blade cascades. The calculation model includes the Navier-Stokes equations, energy, and the equation of convective-diffusion transport of the impurity concentration. Density, thermal conductivity and diffusion coefficient are linearly dependent on temperature and concentration. Calculations were performed on different grids, proving the grid convergence of the method upon reaching the quasistationary regime. The calculation results show that the pressure pulsations highly depends on the axial clearance, and the main frequency of the pressure pulsations in the spectrum is the blade passing frequency of working blades. The blade moment frequency also coincides with the indicated frequency.

"Гидравлические машины, гидроприводы и гидропневмоавтоматика. Современное состояние и перспективы развития", международная научно-техническая конференция (2020; Санкт-Петербург). Гидравлические машины, гидроприводы и гидропневмоавтоматика. Современное состояние и перспективы развития: сборник научных трудов международной научно-технической конференции, 2–3 июля 2020 года / Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого, [Институт передовых производственных технологий]; [оргкомитет конференции: А. А. Жарковский (председатель) [и др.]. — Санкт-Петербург: ПОЛИТЕХ-ПРЕСС, 2020 (Санкт-Петербург, 2021). — 1 файл (178 Мб). — Загл. с титул. экрана. — Ч. текста парал. на рус. и англ. яз. — Электронная копия печатной публикации 2020 г. — Доступ по паролю из сети Интернет (чтение, печать). — <URL:http://elib.spbstu.ru/dl/2/i21-55.pdf>. — DOI 10.18720/SPBPU/2/i21-55. — Текст: электронный