Details

В выпускной квалификационной работе рассматривается разработка математической модели и компьютерной программы для расчёта газодинамических характеристик многоступенчатых центробежных компрессоров по характеристикам известных модельных ступеней. В основе разработанной модели лежит метод послойного сложения ступеней, при котором параметры газа рассчитываются последовательно от входа в компрессор до выхода из последней ступени. В ходе работы была создана база данных модельных ступеней, содержащая геометрические параметры, критерии подобия и газодинамические характеристики. Для обработки табличных характеристик реализована аппроксимация двумя квадратичными полиномами с гладким сопряжением. Разработан модуль прямого расчёта ГДХ компрессора по заданным модельным ступеням, выполнена его верификация по данным испытаний компрессора. Также реализованы вариантный расчёт, детальный расчёт выбранного варианта и алгоритм автоматического подбора модельных ступеней из базы данных. Разработанная программа реализована на языке Python и имеет пользовательский интерфейс для работы с базой данных, выполнения расчётов и анализа результатов. Программа позволяет выполнять предварительный расчёт многоступенчатого центробежного компрессора, подбирать модельные ступени по заданным параметрам и сравнивать полученные характеристики с результатами детального расчёта. Полученный программный инструмент может быть использован на этапе эскизного проектирования компрессора для сокращения времени расчёта и выбора проточной части.

This thesis examines the development of a mathematical model and a computer program for calculating the gas-dynamic characteristics of multistage centrifugal compressors based on the characteristics of known model stages. The developed model is based on the method of layer-by-layer summation of stages, in which gas parameters are calculated sequentially from the compressor inlet to the outlet of the last stage. During the course of the work, a database of model stages was created, containing geometric parameters, similarity criteria, and gas-dynamic characteristics. To process the tabulated characteristics, an approximation using two quadratic polynomials with smooth conjugation was implemented. A module for direct calculation of the compressor’s gas-dynamic characteristics based on specified model stages was developed and verified using compressor test data. Additionally, a variant calculation, a detailed calculation of the selected variant, and an algorithm for automatic selection of model stages from the database were implemented. The developed program is written in Python and features a user interface for interacting with the database, performing calculations, and analyzing results. The program allows for preliminary calculations of a multistage centrifugal compressor, selection of model stages based on specified parameters, and comparison of the obtained characteristics with the results of a detailed calculation. The resulting software tool can be used during the preliminary design phase of a compressor to reduce calculation time and facilitate the selection of the flow path.