50
проектирования (то есть значительная погрешность расчетов заданных
расчетных параметров) рассматривается серьезными специалистами как
объективная реальность. Например, Международный (европейский)
стандарт ISO 5389:1991, регламентирующий правила испытаний
промышленных центробежных компрессоров при сдаче заказчикам,
требует безусловного обеспечения расчетного отношения давлений при
заданном расходе, но допускает превышение мощности до 4%. Это
равносильно тому, что при проектировании допущена соответствующая
неточность расчета или напора, или КПД. До сих пор в условия поставки
промышленных центробежных компрессоров, ведущие мировые
производители включают пункты типа «максимальный КПД 87–4%», или
«максимальный КПД 86 ± 3%».
Идеальным средством для повышения надежности проектирования
была бы процедура расчета характеристик спроектированного
турбокомпрессора и анализ путей улучшения проекта. В настоящее время
численными методами решаются
многие сложные задачи прикладной
газовой динамики. Универсальные программы для расчета трехмерного,
вязкого, сжимаемого и (если требуется) нестационарного потока в
принципе позволяют рассчитать характеристики турбокомпрессора с
любой проточной частью. Но следует помнить, что и эти программы,
несмотря на все возрастающее совершенство расчетных алгоритмов,
базируются на так называемых моделях турбулентности — эмпирических,
а
стало быть, не универсальных. Большой опыт применения вязких
пространственных расчетов на кафедре «Компрессорной, вакуумной и
холодильной техники» в сотрудничестве с университетами Германии и
Польши, с отечественной авиационной промышленностью показал, что
эти достаточно сложные и трудоемкие расчеты можно успешно
использовать для решения ряда частных задач. Однако этим программам
пока нельзя доверить расчетную
проверку результатов газодинамического
проектирования турбокомпрессоров.
Повышение надежности проектирования позволяет снизить объем
экспериментальной доводки или исключить ее совсем. Практика
проектирования показала, что эффективным способом повышения
надежности газодинамического проектирования является анализ
невязкого квазитрехмерного потока в проточной части. Невязкий поток не
встречает сопротивления своему движению, поэтому количественная
оценка КПД компрессора или потерь напора
в отдельных элементах не
может быть произведена. Зато «невязкие» расчеты дают очень полезную
качественную информацию при минимальных затратах на расчеты.
Идея квазитрехмерного расчета была сформулирована проф. Ч.Х. Ву
в середине прошлого столетия. Основная идея заключается в том, что
действительная лопаточная решетка заменяется решеткой с бесконечным
числом бесконечно тонких лопаток. При
этом течение в меридиональной