name: Совершенствование судовых осевых микротурбин за счет частичной интеграции рабочего колеса в сопловой аппарат
keyword_list: судовые, микротурбины,  рабочее колесо, сопловой аппарат, кпд, сопло, лопатки, эффективность, экспериментальные исследования
abstract: Актуальность темы исследования. Одним из важнейших показателей судна является автономность его работы, которая напрямую зависит от эффективности главного и вспомогательного энергетического оборудования. Поэтому повышение эффективности энергетического оборудования на судах является первоочередной задачей.При выборе главных и вспомогательных двигателей для главной энергетической установки судов с традиционными двигателями внутреннего сгорания конкурируют газовые турбины за счет более высоких показателей удельной мощности и маневренности, более низкой стоимости и ремонтопригодности. Надежность, относительная дешевизна, быстрота пуска и отсутствие потребности в охлаждающей воде определили распространенность газовых турбин в малой энергетике. На современных судах газовые турбины применяются в качестве привода вспомогательного оборудования судовой энергетической установки (компрессоры, генераторы, насосы и т.д.), для утилизации тепла отработавших в главном двигателе газов и для привода пневмоинструмента, используемого при ремонте и обслуживании судна. Газовая турбина выступает в роли оптимального решения при выборе типа главного двигателя для судов критически малых водоизмещений. Применение газовых турбин в вышеуказанных областях энергетики обусловлено требованиями малых габаритов и массы применяемого двигателя. При этом наблюдаются малые массовые расходы рабочего тела (РТ), а получение требуемой мощности достигается высокими перепадами энтальпий. Такие турбины принято называть микротурбинами (МТ) (в некоторых источниках – «малоразмерные турбины» или «малорасходные турбины»).Наибольшее распространение получили осевые микротурбины в диапазоне мощностей от 5 Вт до 250 кВт. Коэффициент полезного действия (КПД) в области оптимума микротурбин варьируется от 15 до 60 % в зависимости от конструкции, габаритов и режимных параметров.Степень разработанности темы исследования. Существенный вклад в изучение конструкции и газодинамических процессов микротурбин внесли Н.Н. Быков, О.Н. Емин, С.Н. Зарицкий, А.Е. Зарянкин, И.В. Котляр, Ю.П. Кузнецов, А.С. Наталевич, Б.В. Овсянников, В.А. Рассохин, Ю.Я. Фершалов и др. Их работы отражают результаты экспериментальных и теоретических исследований турбинных ступеней, имеющих малые размеры проточной части.Современные микротурбины уступают по уровню КПД полноразмерным турбинам. Однако исследования показывают, что коэффициенты скорости СА и РК осевых микротурбин могут достигать соответственно 0,97 и 0,92, что соиз-меримо с полноразмерными ступенями турбин, т.е. можно констатировать факт того, что потери кинетической энергии в лопаточных аппаратах турбин до-стигли теоретически возможных минимальных значений.Учитывая вышесказанное, можно утверждать, что резерв повышения эффективности МТ кроется в совершенствовании их конструкции, в которой будут минимизированы потери энергии, не связанные с проточной частью СА и РК.Цель работы — повышение эффективности осевых микротурбин за счет технического совершенствования конструкции ступени путем частичной интеграции рабочего колеса в сопловой аппарат.Объект исследований – ступень микротурбины с частичной интеграцией рабочего колеса в сопловой аппарат.Предмет исследований – КПД ступени микротурбины с частичной интеграцией рабочего колеса в сопловой аппарат.Научную новизну работы составляют:– база данных результатов экспериментальных исследований микротурбин с частичной интеграцией рабочего колеса в сопловой аппарат;– математическая модель регрессионного типа, позволяющая решать за-дачу определения КПД микротурбин в диапазоне проведенных эксперимен-тальных исследований;– новые знания о взаимном влиянии режимных и конструктивных пара-метров исследованных ступеней МТ на КПД;– инженерная методика для определения оптимальных геометрических и режимных параметров МТ, соответствующих максимальному КПД в случае применения конструкции с частичной интеграцией РК в СА.Теоретическая значимость работы состоит в результатах комплексной оценки влияния на эффективность микротурбин применения конструкции с ча-стичной интеграцией рабочего колеса в сопловой аппарат.Практическая значимость работы заключается в новой инженерной ме-тодике определения оптимальных геометрических и режимных параметров микротурбин, соответствующих максимально возможному КПД в случае при-менения конструкции с частичной интеграцией рабочего колеса в сопловой аппарат, при разработке новых и модернизации существующих ступеней микро-турбин, эксплуатирующихся в составе судовых энергетических установок и в других отраслях энергетики.
chairman_dissertation_council.surname: Турмов Г. П.
chairman_dissertation_council.position: Главный научный сотрудник
chairman_dissertation_council.degree: Доктор технических наук
organization_supervisor.surname: Самардак А.С.
organization_supervisor.position: Проректор по научной работе
organization_supervisor.degree: Доктор физико-математических наук
rubrics.code: 55.45.29
rubrics.name: Судовые энергетические установки
rubrics.code: 55.37.29
rubrics.name: Паротурбинные и газотурбинные установки
rubrics.code: 55.42.03
rubrics.name: Теоретические и экспериментальные исследования. Моделирование двигателей
oecds.code: 02.07.IL
oecds.name: ENGINEERING, MARINE
speciality_codes.name: Судовые энергетические установки и их элементы (главные и вспомогательные)
speciality_codes.code: 05.08.05
supervisors.fio: Фершалов Ю. Я.
supervisors.scientific_degree: Доктор технических наук
supervisors.speciality_code: Судовые энергетические установки и их элементы (главные и вспомогательные)
supervisors.responsible_type: Научный руководитель
opponents.fio: Клер А. М.
opponents.scientific_degree: Доктор технических наук
opponents.speciality_code: Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ
opponents.responsible_type: Оппонент
opponents.fio: Пассар А. В.
opponents.scientific_degree: Кандидат технических наук
opponents.speciality_code: Тепловые двигатели
opponents.responsible_type: Оппонент
protection_organization.short_name: ДВФУ
protection_organization.name: Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Дальневосточный федеральный университет"
protection_organization.ogrn: 1022501297785
protection_organization.organization_type: Организация
protection_organization.okogu: Министерство науки и высшего образования Российской Федерации
protection_organization.okopf: Федеральные государственные автономные учреждения
author_organization.short_name: ДВФУ
author_organization.name: Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Дальневосточный федеральный университет"
author_organization.ogrn: 1022501297785
author_organization.organization_type: Организация
author_organization.okogu: Министерство науки и высшего образования Российской Федерации
author_organization.okopf: Федеральные государственные автономные учреждения