Optimization of the turbine diffuser of a multipurpose microturbine



Cite item

Full Text

Abstract

One of the applications of microturbines is their use as part of a hybrid transmission. This will significantly improve the environmental friendliness of vehicles. One of the problems of microturbines with a radial turbine and heat exchanger is the effective braking of the gas flow behind the turbine in the turbine diffuser. The purpose of this paper is a design study of the flow of gas in diffusers of various designs in order to determine the optimal (for losses of the total pressure and uniformity of the velocity field) structure. For the study, two variants of the layout of the microturbine were taken. In the first case, the axis of rotation of the heat exchanger was located parallel to the axis of rotation of the impeller of the turbine stage, in the second case - perpendicular. In order to minimize losses, the geometry of the output device of the first variant of the arrangement of the microturbine was varied, in particular, the output device without and with deflectors was considered. From the results of calculations it follows that the introduction of deflectors into the geometry of the output device makes it possible to reduce the vortex formation and, correspondingly, the total pressure loss. To determine the loss and the optimal value of the diffuser opening angle, a series of flow computations in the stage of the radial-axial turbine with a variation in the slope angle of the upper generator of the output diffuser α (0.0°, 2.5°, 4.0°, 6.0°, 7.0°) were conducted. A preliminary study was made of the effect of the selected model of turbulence and the size of the grid on the results of the calculation. Analysis of the results of calculations showed that the minimum losses of the total pressure and the maximum increase in static pressure are provided by the diffuser with an angle of inclination of the upper generatrix of 6°. An increase in the angle of inclination of the upper generatrix of 7° leads to developed detachment currents and an increase in losses. A comparative analysis of the obtained data for different versions of the diffuser showed that the second version of the layout of the microturbine (with a straight circular annular baffle diffuser) has significantly lower total pressure losses in the turbine output device.

About the authors

L. A Kosach

Moscow Polytechnic University

Email: kosachlev90@mail.ru

A. S Gornovskiy

Moscow Polytechnic University

A. V Kostyukov

Moscow Polytechnic University

Ph.D.

K. Yu Eliseev

Central Institute of Aviation Motors named after P.I. Baranov

References

  1. Чумаков Ю.А. Теория и расчет транспортных газотурбинных двигателей. М.: издательство «Форум», 2012. 448 с.
  2. Kostyukov A.V., Ni Weidou, Kosach L.A., Gornovskii A.S., Valeev A.G., Kovalchuk E.V. Multi-purpose highly efficient microturbine with a power of 50 kWt // European Science and Technology, materials of the XIV international research and practice conference. Munich. 2016. P. 62-66.
  3. Швыдкий В.С., Ярошенко Ю.Г., Гордон Я.М., Шаврин В.С., Носков А.С. Механика жидкости и газа. М.: ИКЦ «Академкнига», 2003. 464 с.
  4. Костюков А.В., Косач Л.А., Горновский А С., Валеев А Г., Ковальчук Е В., Дементьев А.А. Многоцелевая высокоэффективная микротурбина мощностью 50 кВт // Научно-публицистический журнал «Наукоград». 2016. № 2(8). С. 33-38.
  5. Гарбарук А.В., Стрелец М.Х., Шур М.Л. Моделирование турбулентности в расчетах сложных течений. СПб.: Политехнический университет, 2012. 88 с.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML

Copyright (c) 2017 Kosach L.A., Gornovskiy A.S., Kostyukov A.V., Eliseev K.Y.

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».