Verification and Development of a Computation Methodology for Modeling the Axial Compressor Wheel Space Erosion Wear
Keywords:
axial compressor, gas-abrasive wear, numerical simulation, fluid dynamic calculation, erosion model
Abstract
The scientific and technical problem of modeling gas-abrasive wear of an axial compressor blade row is investigated. The objectives of the study are to determine the current state of this area of research and develop a gas-abrasive wear calculation methodology. Attention is focused on the verification of the computation method based on the published results of experiments with gas-abrasive erosion in the round pipe swivel channel. A detailed review of the domestic and foreign literature is carried out. The study is aimed at predicting the extent of blade row gas-abrasive wear using the computational fluid dynamics methods. A step-by-step description of the algorithm for solving the problem by a numerical method with a historical review of erosion models developed by other researchers is given. An algorithm for calculating gas-abrasive wear in an axial compressor is elaborated, and possible algorithms for calculating the fluid dynamic characteristics of a compressor subjected to gas-abrasive wear are analyzed. The study results can be used in designing the axial compressors of gas turbine units that operate under polluted air conditions. Thus, by using the numerical method, it is possible to carry out a qualitative and quantitative analysis of an axial compressor’s wheel space gas-abrasive wear. The main contribution in the erosion wear computation accuracy is introduced by a correct calibration of the erosion model. Therefore, to obtain adequate results, reliable experimental data on determining the properties of interaction between the eroding particles and the wall are required.
References
1. Строкач Е.А., Кожевников Г.Д., Пожидаев А.А. Численное моделирование процесса эродирования твердыми частицами в газовом потоке (обзор) // Вестник Пермского национ. исслед. политехн. ун-та. Серия «Аэрокосмическая техника». 2021. № 67. С. 56—69.
2. Finnie I.A. Erosion of Surfaces by Solid Particles // Wear. 1960. V. 3. Pp. 87—103.
3. Pandya D.A. Development of Computational Fluid Dynamics (CFD) Based Erosion Models for Oil and Gas Industry Applications. Arlington: The University of Texas at Arlington, 2013.
4. Oka Y. e. a. The Impact Angle Dependence of Erosion Damage Caused by Solid Particle Impact // Wear. 1997. V. 203—204. Pp. 573—579.
5. Grant G., Tabakoff W. Erosion Prediction in Turbomachinery Resulting from Environmental Solid Particles // J. Aircraft. 1975. V. 12. Pp. 471—478.
6. Peng W., Xuewen Cao. Numerical Prediction of Erosion Distributions and Solid Particle Trajectories in Elbows for Gas-solid Flow // J. Natural Gas Sci. and Eng. 2016. V. 30. Pp. 455—470.
7. Потапов В.А., Санько А.А. Моделирование характеристик многоступенчатого осевого компрессора турбовального газотурбинного двигателя с учётом нелинейности эрозионного износа его лопаток // Научный вестник МГТУ ГА. 2020. Т. 23. № 5. С. 39—53.
8. Кривошеев И.А., Камаева Р.Ф., Струговец С.А. Особенности движения частиц пыли в проточной части и изменения геометрии лопаток компрессоров в процессе эксплуатации газотурбинных установок // Вестник УГАТУ. 2011. № 3(43). С. 18—24.
9. Блинов В.Л. и др. Особенности численного моделирования двухступенчатого осевого компрессора с дефектными лопатками // Вестник Самарского ун-та. Серия «Аэрокосмическая техника, технологии и машиностроение». 2021. Т. 20. № 4. С. 7—19.
10. Гумеров А.В. Предельное состояние осевого компрессора ГТД в условиях эксплуатации в запыленной атмосфере ТРДДФ: автореф. дисс. ... канд. техн. наук. Уфа: Уфимский гос. авиационный техн. ун-т, 2011.
11. Абдельвахид М.Б. Методика оценки влияния климатических условий и эрозионного износа на характеристики ТРДДФ: автореф. дисс. ... канд. техн. наук М.: Московский гос. авиационный ин-т, 2014.
12. Двирник Я.В., Павленко Д.В. Влияние пылевой эрозии на газодинамические характеристики осевого компрессора ГТД // Вестник двигателестроения. 2017. № 1. С. 56—66.
13. Павленко Д.В., Двирник Я.В. Закономерности изнашивания рабочих лопаток компрессора вертолетных двигателей, эксплуатирующихся в условиях запыленной атмосферы // Вісник двигунобудування. 2016. № 1. С. 42—51.
14. Струговец, С.А. и др. Разработка метода параметрической диагностики технического состояния ГТД на основе анализа эрозии лопаток и закономерностей протекания характеристик компрессора // Вестник Уфимского гос. авиационного техн. ун-та. 2010. Т. 14. № 4(39). С. 3—10.
15. Кузнецова В.А., Шаповалов Г.Г. Тенденции развития в области эрозионностойких покрытий (обзор) // Труды ВИАМ. 2018. № 11(71). С. 74—85.
16. Александров Д.А., Горлов Д.С., Будиновский С.А. Применение комплекса ионно-плазменных технологий для защиты лопаток компрессора вертолетного газотурбинного двигателя от эрозионного износа и фреттинга // Труды ВИАМ. 2021. № 2(96). С. 71—80.
17. Дружнова Я.С. Развитие методов газотермического напыления упрочняющих покрытий на основе карбидов вольфрама и хрома (обзор) // Труды ВИАМ. 2022. № 10(116). С. 100—115.
18. Александров Д.А., Мубояджян С.А., Журавлева П.Л., Горлов Д.С. Исследование влияния подготовки поверхности и ассистированного осаждения на структуру и свойства эрозионностойкого ионно-плазменного покрытия // Труды ВИАМ. 2018. № 10(70). С. 62—73.
19. Еникеев Г.Г. Комплексная защита газотурбинного двигателя, эксплуатирующегося в запыленной атмосфере и морской среде // Вестник Уфимского гос. авиационного техн. ун-та. 2013. Т. 17. № 3(56). С. 41—48.
20. Костышев В.А. и др. Стендовое испытание проточной части компрессора газотурбинного силового привода «НК-16СТ» на эрозионный износ // Проблемы и перспективы развития двигателестроения: Труды МНТК. Самара: Изд-во СГАУ, 2003. Ч. 1. С. 44—49.
21. Смыслов А.М., Дыбленко Ю.М., Прокопчук К.А. Оценка влияния угла атаки и фракционной зернистости песка на эрозионную стойкость поверхности титановых сплавов с ионно-плазменными защитными покрытиями // Вопросы науки и образования. 2012. № 18(143). С. 4—10.
22. Козлов А.С., Мухутдинов Ф.И., Саженков А.Н. Элементный анализ дисперсных продуктов эмиссии авиационного двигателя для диагностики эрозионного износа его деталей // Вестник Пермского национ. исслед. политехн. ун-та. Серия «Аэрокосмическая техника». 2021. № 67. С. 16—26.
23. Гуревич О.С., Гольберг Ф.Д., Сметанин С.А., Трифонов М.Е. Оптимизация управления газотурбинным двигателем в процессе выработки его ресурса // Вестник Самарского ун-та. Серия «Аэрокосмическая техника, технологии и машиностроение». 2018. Т. 17. № 4. C. 47—56.
24. Poursaeidi E., Tafrishi H., Amani H. Experimental-numerical Investigation for Predicting Erosion in the First Stage of an Axial Compressor // Powder Technol. 2017. V. 306. Pp. 80—87.
25. Borello D. e. a. Modelling of Particle Transport, Erosion and Deposition in Power Plant Gas Paths // Proc. ASME Turbo Expo 2016: Turbomachinery Technical Conf. and Exposition. V. 9: Oil and Gas Applications; Supercritical CO2 Power Cycles; Wind Energy. Seoul, 2016.
26. Ghenaiet A. Modeling of Particle Trajectory and Erosion of Large Rotor Blades // Intern. J. Aerospace Eng. 2016. V. 4. Pp. 1—15.
27. De Giorgi M.G. e. a. Experimental and Numerical Study of Particle Ingestion in Aircraft Engine // Proc. ASME Turbo Expo 2013: Turbomachinery Tech. Conf. and Exposition. 2013. V. 2. Pp. 1—10.
28. Suzuki M., Yamamoto M. Numerical Simulation of Sand Erosion Phenomena in Single Stage Axial Compressor // Nihon Kikai Gakkai Ronbunshu, B Hen/Trans. of the Japan Soc. of Mechanical Engineers. Part B. 2010. V. 76. Pp. 795—803.
29. Yang Hong, Boulanger J.G. The Whole Annulus Computations of Particulate Flow and Erosion in an Axial Fan // J. Turbomachinery Trans. ASME. 2013. V. 135. P. 011040.
30. Ahmed E.A, Khalifa K., Mohammed A.I.A. Study of the Erosion in First Stage of Axial Flow Compressor // Proc. ASME Turbo Expo 2016: Turbomachinery Tech. Conf. and Exposition. 2013. V. 2. Pp. 1—10.
31. Sommerfeld H. e. a. High Velocity Measurements of Particle Rebound Characteristics Under Erosive Conditions of High Pressure Compressors // Wear. 2021. V. 470—471(11). P. 203626.
32. Suman A. e. a. Quantitative Computational Fluid Dynamics Analyses of Particle Deposition on a Transonic Axial Compressor Blade — Part I: Particle Zones Impact // J. Turbomachinery Trans. ASME. 2015. V. 137. P. 021009.
33. Solnordal C.B. e. a. An Experimental and Numerical Analysis of Erosion Caused by Sand Pneumatically Conveyed Through a Standard Pipe Elbow // Wear. 2015. V. 336. Pp. 43—57.
34. Oka Y.I., Matsumura M., Kawabata T. Relationship Between Surface Hardness and Erosion Damage Caused by Solid Particle Impact // Wear. 1993. V. 162—164. Pp. 688—695.
35. Hathaway M.D., Okiishi T.H. Aerodynamic Design and Performance of a Two-stage, Axial-flow Compressor (Baseline). Ames: Iowa State University, 1983.
---
Для цитирования: Богданец С.В., Блинов В.Л., Комаров О.В. Верификация и отработка расчетной методики по моделированию эрозионного износа проточной части осевого компрессора // Вестник МЭИ. 2023. № 4. С. 109—121. DOI: 10.24160/1993-6982-2023-4-109-121
#
1. Strokach E.A., Kozhevnikov G.D., Pozhidaev A.A. Chislennoe Modelirovanie Protsessa Erodirovaniya Tverdymi Chastitsami v Gazovom Potoke (Obzor). Vestnik Permskogo Natsion. Issled. Politekhn. Un-ta. Seriya «Aerokosmicheskaya Tekhnika». 2021;67:56—69. (in Russian).
2. Finnie I.A. Erosion of Surfaces by Solid Particles. Wear. 1960;3:87—103.
3. Pandya D.A. Development of Computational Fluid Dynamics (CFD) Based Erosion Models for Oil and Gas Industry Applications. Arlington: The University of Texas at Arlington, 2013.
4. Oka Y. e. a. The Impact Angle Dependence of Erosion Damage Caused by Solid Particle Impact. Wear. 1997;203—204:573—579.
5. Grant G., Tabakoff W. Erosion Prediction in Turbomachinery Resulting from Environmental Solid Particles. J. Aircraft. 1975;12:471—478.
6. Peng W., Xuewen Cao. Numerical Prediction of Erosion Distributions and Solid Particle Trajectories in Elbows for Gas-solid Flow. J. Natural Gas Sci. and Eng. 2016;30:455—470.
7. Potapov V.A., San'ko A.A. Modelirovanie Kharakteristik Mnogostupenchatogo Osevogo Kompressora Turboval'nogo Gazoturbinnogo Dvigatelya s Uchetom Nelineynosti Erozionnogo Iznosa Ego Lopatok. Nauchnyy Vestnik MGTU GA. 2020;23;5:39—53. (in Russian).
8. Krivosheev I.A., Kamaeva R.F., Strugovets S.A. Osobennosti Dvizheniya Chastits Pyli v Protochnoy Chasti i Izmeneniya Geometrii Lopatok Kompressorov v Protsesse Ekspluatatsii Gazoturbinnykh Ustanovok. Vestnik UGATU. 2011;3(43):18—24. (in Russian).
9. Blinov V.L. i dr. Osobennosti Chislennogo Modelirovaniya Dvukhstupenchatogo Osevogo Kompressora s Defektnymi Lopatkami. Vestnik Samarskogo Un-ta. Seriya «Aerokosmicheskaya Tekhnika, Tekhnologii i Mashinostroenie». 2021;20;4:7—19. (in Russian).
10. Gumerov A.V. Predel'noe Sostoyanie Osevogo Kompressora GTD v Usloviyakh Ekspluatatsii v Zapylennoy Atmosfere TRDDF: Avtoref. Diss. ... Kand. Tekhn. Nauk. Ufa: Ufimskiy Gos. Aviatsionnyy Tekhn. un-t, 2011. (in Russian).
11. Abdel'vakhid M.B. Metodika Otsenki Vliyaniya Klimaticheskikh Usloviy i Erozionnogo Iznosa na Kharakteristiki TRDDF: Avtoref. Diss. ... Kand. Tekhn. Nauk M.: Moskovskiy Gos. Aviatsionnyy In-t, 2014. (in Russian).
12. Dvirnik Ya.V., Pavlenko D.V. Vliyanie Pylevoy Erozii na Gazodinamicheskie Kharakteristiki Osevogo Kompressora GTD. Vestnik Dvigatelestroeniya. 2017;1:56—66. (in Russian).
13. Pavlenko D.V., Dvirnik Ya.V. Zakonomernosti Iznashivaniya Rabochikh Lopatok Kompressora Vertoletnykh Dvigateley, Ekspluatiruyushchikhsya v Usloviyakh Zapylennoy Atmosfery. Vіsnik Dvigunobuduvannya. 2016;1:42—51. (in Russian).
14. Strugovets, S.A. i dr. Razrabotka Metoda Parametricheskoy Diagnostiki Tekhnicheskogo Sostoyaniya GTD na Osnove Analiza Erozii Lopatok i Zakonomernostey Protekaniya Kharakteristik Kompressora. Vestnik Ufimskogo Gos. Aviatsionnogo Tekhn. Un-ta. 2010;14;4(39):3—10. (in Russian).
15. Kuznetsova V.A., Shapovalov G.G. Tendentsii Razvitiya v Oblasti Erozionnostoykikh Pokrytiy (Obzor). Trudy VIAM. 2018;11(71):74—85. (in Russian).
16. Aleksandrov D.A., Gorlov D.S., Budinovskiy S.A. Primenenie Kompleksa Ionno-plazmennykh Tekhnologiy dlya Zashchity Lopatok Kompressora Vertoletnogo Gazoturbinnogo Dvigatelya ot Erozionnogo Iznosa i Frettinga. Trudy VIAM. 2021;2(96):71—80. (in Russian).
17. Druzhnova Ya.S. Razvitie Metodov Gazotermicheskogo Napyleniya Uprochnyayushchikh Pokrytiy na Osnove Karbidov Vol'frama i Khroma (Obzor). Trudy VIAM. 2022;10(116):100—115. (in Russian).
18. Aleksandrov D.A., Muboyadzhyan S.A., Zhuravleva P.L., Gorlov D.S. Issledovanie Vliyaniya Podgotovki Poverkhnosti i Assistirovannogo Osazhdeniya na Strukturu i Svoystva Erozionnostoykogo Ionno-plazmennogo Pokrytiya. Trudy VIAM. 2018;10(70):62—73. (in Russian).
19. Enikeev G.G. Kompleksnaya Zashchita Gazoturbinnogo Dvigatelya, Ekspluatiruyushchegosya v Zapylennoy Atmosfere i Morskoy Srede. Vestnik Ufimskogo Gos. Aviatsionnogo Tekhn. Un-ta. 2013;17;3(56):41—48. (in Russian).
20. Kostyshev V.A. i dr. Stendovoe Ispytanie Protochnoy Chasti Kompressora Gazoturbinnogo Silovogo Privoda «NK-16ST» na Erozionnyy Iznos. Problemy i Perspektivy Razvitiya Dvigatelestroeniya: Trudy MNTK. Samara: Izd-vo SGAU, 2003;1:44—49. (in Russian).
21. Smyslov A.M., Dyblenko Yu.M., Prokopchuk K.A. Otsenka Vliyaniya Ugla Ataki i Fraktsionnoy Zernistosti Peska na Erozionnuyu Stoykost' Poverkhnosti Titanovykh Splavov s Ionno-plazmennymi Zashchitnymi Pokrytiyami. Voprosy Nauki i Obrazovaniya. 2012;18(143):4—10. (in Russian).
22. Kozlov A.S., Mukhutdinov F.I., Sazhenkov A.N. Elementnyy Analiz Dispersnykh Produktov Emissii Aviatsionnogo Dvigatelya dlya Diagnostiki Erozionnogo Iznosa Ego Detaley. Vestnik Permskogo Natsion. Issled. Politekhn. Un-ta. Seriya «Aerokosmicheskaya Tekhnika». 2021;67:16—26. (in Russian).
23. Gurevich O.S., Gol'berg F.D., Smetanin S.A., Trifonov M.E. Optimizatsiya Upravleniya Gazoturbinnym Dvigatelem v Protsesse Vyrabotki Ego Resursa. Vestnik Samarskogo Un-ta. Seriya «Aerokosmicheskaya Tekhnika, Tekhnologii i Mashinostroenie». 2018;17;4:47—56. (in Russian).
24. Poursaeidi E., Tafrishi H., Amani H. Experimental-numerical Investigation for Predicting Erosion in the First Stage of an Axial Compressor. Powder Technol. 2017;306:80—87.
25. Borello D. e. a. Modelling of Particle Transport, Erosion and Deposition in Power Plant Gas Paths. Proc. ASME Turbo Expo 2016: Turbomachinery Technical Conf. and Exposition;9: Oil and Gas Applications; Supercritical CO2 Power Cycles; Wind Energy. Seoul, 2016.
26. Ghenaiet A. Modeling of Particle Trajectory and Erosion of Large Rotor Blades. Intern. J. Aerospace Eng. 2016;4:1—15.
27. De Giorgi M.G. e. a. Experimental and Numerical Study of Particle Ingestion in Aircraft Engine. Proc. ASME Turbo Expo 2013: Turbomachinery Tech. Conf. and Exposition. 2013;2:1—10.
28. Suzuki M., Yamamoto M. Numerical Simulation of Sand Erosion Phenomena in Single Stage Axial Compressor. Nihon Kikai Gakkai Ronbunshu, B Hen/Trans. of the Japan Soc. of Mechanical Engineers. Part B. 2010;76:795—803.
29. Yang Hong, Boulanger J.G. The Whole Annulus Computations of Particulate Flow and Erosion in an Axial Fan. J. Turbomachinery Trans. ASME. 2013;135:011040.
30. Ahmed E.A, Khalifa K., Mohammed A.I.A. Study of the Erosion in First Stage of Axial Flow Compressor. Proc. ASME Turbo Expo 2016: Turbomachinery Tech. Conf. and Exposition. 2013;2:1—10.
31. Sommerfeld H. e. a. High Velocity Measurements of Particle Rebound Characteristics Under Erosive Conditions of High Pressure Compressors. Wear. 2021;470—471(11):203626.
32. Suman A. e. a. Quantitative Computational Fluid Dynamics Analyses of Particle Deposition on a Transonic Axial Compressor Blade — Part I: Particle Zones Impact. J. Turbomachinery Trans. ASME. 2015;137:021009.
33. Solnordal C.B. e. a. An Experimental and Numerical Analysis of Erosion Caused by Sand Pneumatically Conveyed Through a Standard Pipe Elbow. Wear. 2015;336:43—57.
34. Oka Y.I., Matsumura M., Kawabata T. Relationship Between Surface Hardness and Erosion Damage Caused by Solid Particle Impact. Wear. 1993;162—164:688—695.
35. Hathaway M.D., Okiishi T.H. Aerodynamic Design and Performance of a Two-stage, Axial-flow Compressor (Baseline). Ames: Iowa State University, 1983
---
For citation: Bogdanets S.V., Blinov V.L., Komarov O.V. Verification and Development of a Computation Methodology for Modeling the Axial Compressor Wheel Space Erosion Wear. Bulletin of MPEI. 2023;4:109—121. (in Russian). DOI: 10.24160/1993-6982-2023-4-109-121
2. Finnie I.A. Erosion of Surfaces by Solid Particles // Wear. 1960. V. 3. Pp. 87—103.
3. Pandya D.A. Development of Computational Fluid Dynamics (CFD) Based Erosion Models for Oil and Gas Industry Applications. Arlington: The University of Texas at Arlington, 2013.
4. Oka Y. e. a. The Impact Angle Dependence of Erosion Damage Caused by Solid Particle Impact // Wear. 1997. V. 203—204. Pp. 573—579.
5. Grant G., Tabakoff W. Erosion Prediction in Turbomachinery Resulting from Environmental Solid Particles // J. Aircraft. 1975. V. 12. Pp. 471—478.
6. Peng W., Xuewen Cao. Numerical Prediction of Erosion Distributions and Solid Particle Trajectories in Elbows for Gas-solid Flow // J. Natural Gas Sci. and Eng. 2016. V. 30. Pp. 455—470.
7. Потапов В.А., Санько А.А. Моделирование характеристик многоступенчатого осевого компрессора турбовального газотурбинного двигателя с учётом нелинейности эрозионного износа его лопаток // Научный вестник МГТУ ГА. 2020. Т. 23. № 5. С. 39—53.
8. Кривошеев И.А., Камаева Р.Ф., Струговец С.А. Особенности движения частиц пыли в проточной части и изменения геометрии лопаток компрессоров в процессе эксплуатации газотурбинных установок // Вестник УГАТУ. 2011. № 3(43). С. 18—24.
9. Блинов В.Л. и др. Особенности численного моделирования двухступенчатого осевого компрессора с дефектными лопатками // Вестник Самарского ун-та. Серия «Аэрокосмическая техника, технологии и машиностроение». 2021. Т. 20. № 4. С. 7—19.
10. Гумеров А.В. Предельное состояние осевого компрессора ГТД в условиях эксплуатации в запыленной атмосфере ТРДДФ: автореф. дисс. ... канд. техн. наук. Уфа: Уфимский гос. авиационный техн. ун-т, 2011.
11. Абдельвахид М.Б. Методика оценки влияния климатических условий и эрозионного износа на характеристики ТРДДФ: автореф. дисс. ... канд. техн. наук М.: Московский гос. авиационный ин-т, 2014.
12. Двирник Я.В., Павленко Д.В. Влияние пылевой эрозии на газодинамические характеристики осевого компрессора ГТД // Вестник двигателестроения. 2017. № 1. С. 56—66.
13. Павленко Д.В., Двирник Я.В. Закономерности изнашивания рабочих лопаток компрессора вертолетных двигателей, эксплуатирующихся в условиях запыленной атмосферы // Вісник двигунобудування. 2016. № 1. С. 42—51.
14. Струговец, С.А. и др. Разработка метода параметрической диагностики технического состояния ГТД на основе анализа эрозии лопаток и закономерностей протекания характеристик компрессора // Вестник Уфимского гос. авиационного техн. ун-та. 2010. Т. 14. № 4(39). С. 3—10.
15. Кузнецова В.А., Шаповалов Г.Г. Тенденции развития в области эрозионностойких покрытий (обзор) // Труды ВИАМ. 2018. № 11(71). С. 74—85.
16. Александров Д.А., Горлов Д.С., Будиновский С.А. Применение комплекса ионно-плазменных технологий для защиты лопаток компрессора вертолетного газотурбинного двигателя от эрозионного износа и фреттинга // Труды ВИАМ. 2021. № 2(96). С. 71—80.
17. Дружнова Я.С. Развитие методов газотермического напыления упрочняющих покрытий на основе карбидов вольфрама и хрома (обзор) // Труды ВИАМ. 2022. № 10(116). С. 100—115.
18. Александров Д.А., Мубояджян С.А., Журавлева П.Л., Горлов Д.С. Исследование влияния подготовки поверхности и ассистированного осаждения на структуру и свойства эрозионностойкого ионно-плазменного покрытия // Труды ВИАМ. 2018. № 10(70). С. 62—73.
19. Еникеев Г.Г. Комплексная защита газотурбинного двигателя, эксплуатирующегося в запыленной атмосфере и морской среде // Вестник Уфимского гос. авиационного техн. ун-та. 2013. Т. 17. № 3(56). С. 41—48.
20. Костышев В.А. и др. Стендовое испытание проточной части компрессора газотурбинного силового привода «НК-16СТ» на эрозионный износ // Проблемы и перспективы развития двигателестроения: Труды МНТК. Самара: Изд-во СГАУ, 2003. Ч. 1. С. 44—49.
21. Смыслов А.М., Дыбленко Ю.М., Прокопчук К.А. Оценка влияния угла атаки и фракционной зернистости песка на эрозионную стойкость поверхности титановых сплавов с ионно-плазменными защитными покрытиями // Вопросы науки и образования. 2012. № 18(143). С. 4—10.
22. Козлов А.С., Мухутдинов Ф.И., Саженков А.Н. Элементный анализ дисперсных продуктов эмиссии авиационного двигателя для диагностики эрозионного износа его деталей // Вестник Пермского национ. исслед. политехн. ун-та. Серия «Аэрокосмическая техника». 2021. № 67. С. 16—26.
23. Гуревич О.С., Гольберг Ф.Д., Сметанин С.А., Трифонов М.Е. Оптимизация управления газотурбинным двигателем в процессе выработки его ресурса // Вестник Самарского ун-та. Серия «Аэрокосмическая техника, технологии и машиностроение». 2018. Т. 17. № 4. C. 47—56.
24. Poursaeidi E., Tafrishi H., Amani H. Experimental-numerical Investigation for Predicting Erosion in the First Stage of an Axial Compressor // Powder Technol. 2017. V. 306. Pp. 80—87.
25. Borello D. e. a. Modelling of Particle Transport, Erosion and Deposition in Power Plant Gas Paths // Proc. ASME Turbo Expo 2016: Turbomachinery Technical Conf. and Exposition. V. 9: Oil and Gas Applications; Supercritical CO2 Power Cycles; Wind Energy. Seoul, 2016.
26. Ghenaiet A. Modeling of Particle Trajectory and Erosion of Large Rotor Blades // Intern. J. Aerospace Eng. 2016. V. 4. Pp. 1—15.
27. De Giorgi M.G. e. a. Experimental and Numerical Study of Particle Ingestion in Aircraft Engine // Proc. ASME Turbo Expo 2013: Turbomachinery Tech. Conf. and Exposition. 2013. V. 2. Pp. 1—10.
28. Suzuki M., Yamamoto M. Numerical Simulation of Sand Erosion Phenomena in Single Stage Axial Compressor // Nihon Kikai Gakkai Ronbunshu, B Hen/Trans. of the Japan Soc. of Mechanical Engineers. Part B. 2010. V. 76. Pp. 795—803.
29. Yang Hong, Boulanger J.G. The Whole Annulus Computations of Particulate Flow and Erosion in an Axial Fan // J. Turbomachinery Trans. ASME. 2013. V. 135. P. 011040.
30. Ahmed E.A, Khalifa K., Mohammed A.I.A. Study of the Erosion in First Stage of Axial Flow Compressor // Proc. ASME Turbo Expo 2016: Turbomachinery Tech. Conf. and Exposition. 2013. V. 2. Pp. 1—10.
31. Sommerfeld H. e. a. High Velocity Measurements of Particle Rebound Characteristics Under Erosive Conditions of High Pressure Compressors // Wear. 2021. V. 470—471(11). P. 203626.
32. Suman A. e. a. Quantitative Computational Fluid Dynamics Analyses of Particle Deposition on a Transonic Axial Compressor Blade — Part I: Particle Zones Impact // J. Turbomachinery Trans. ASME. 2015. V. 137. P. 021009.
33. Solnordal C.B. e. a. An Experimental and Numerical Analysis of Erosion Caused by Sand Pneumatically Conveyed Through a Standard Pipe Elbow // Wear. 2015. V. 336. Pp. 43—57.
34. Oka Y.I., Matsumura M., Kawabata T. Relationship Between Surface Hardness and Erosion Damage Caused by Solid Particle Impact // Wear. 1993. V. 162—164. Pp. 688—695.
35. Hathaway M.D., Okiishi T.H. Aerodynamic Design and Performance of a Two-stage, Axial-flow Compressor (Baseline). Ames: Iowa State University, 1983.
---
Для цитирования: Богданец С.В., Блинов В.Л., Комаров О.В. Верификация и отработка расчетной методики по моделированию эрозионного износа проточной части осевого компрессора // Вестник МЭИ. 2023. № 4. С. 109—121. DOI: 10.24160/1993-6982-2023-4-109-121
#
1. Strokach E.A., Kozhevnikov G.D., Pozhidaev A.A. Chislennoe Modelirovanie Protsessa Erodirovaniya Tverdymi Chastitsami v Gazovom Potoke (Obzor). Vestnik Permskogo Natsion. Issled. Politekhn. Un-ta. Seriya «Aerokosmicheskaya Tekhnika». 2021;67:56—69. (in Russian).
2. Finnie I.A. Erosion of Surfaces by Solid Particles. Wear. 1960;3:87—103.
3. Pandya D.A. Development of Computational Fluid Dynamics (CFD) Based Erosion Models for Oil and Gas Industry Applications. Arlington: The University of Texas at Arlington, 2013.
4. Oka Y. e. a. The Impact Angle Dependence of Erosion Damage Caused by Solid Particle Impact. Wear. 1997;203—204:573—579.
5. Grant G., Tabakoff W. Erosion Prediction in Turbomachinery Resulting from Environmental Solid Particles. J. Aircraft. 1975;12:471—478.
6. Peng W., Xuewen Cao. Numerical Prediction of Erosion Distributions and Solid Particle Trajectories in Elbows for Gas-solid Flow. J. Natural Gas Sci. and Eng. 2016;30:455—470.
7. Potapov V.A., San'ko A.A. Modelirovanie Kharakteristik Mnogostupenchatogo Osevogo Kompressora Turboval'nogo Gazoturbinnogo Dvigatelya s Uchetom Nelineynosti Erozionnogo Iznosa Ego Lopatok. Nauchnyy Vestnik MGTU GA. 2020;23;5:39—53. (in Russian).
8. Krivosheev I.A., Kamaeva R.F., Strugovets S.A. Osobennosti Dvizheniya Chastits Pyli v Protochnoy Chasti i Izmeneniya Geometrii Lopatok Kompressorov v Protsesse Ekspluatatsii Gazoturbinnykh Ustanovok. Vestnik UGATU. 2011;3(43):18—24. (in Russian).
9. Blinov V.L. i dr. Osobennosti Chislennogo Modelirovaniya Dvukhstupenchatogo Osevogo Kompressora s Defektnymi Lopatkami. Vestnik Samarskogo Un-ta. Seriya «Aerokosmicheskaya Tekhnika, Tekhnologii i Mashinostroenie». 2021;20;4:7—19. (in Russian).
10. Gumerov A.V. Predel'noe Sostoyanie Osevogo Kompressora GTD v Usloviyakh Ekspluatatsii v Zapylennoy Atmosfere TRDDF: Avtoref. Diss. ... Kand. Tekhn. Nauk. Ufa: Ufimskiy Gos. Aviatsionnyy Tekhn. un-t, 2011. (in Russian).
11. Abdel'vakhid M.B. Metodika Otsenki Vliyaniya Klimaticheskikh Usloviy i Erozionnogo Iznosa na Kharakteristiki TRDDF: Avtoref. Diss. ... Kand. Tekhn. Nauk M.: Moskovskiy Gos. Aviatsionnyy In-t, 2014. (in Russian).
12. Dvirnik Ya.V., Pavlenko D.V. Vliyanie Pylevoy Erozii na Gazodinamicheskie Kharakteristiki Osevogo Kompressora GTD. Vestnik Dvigatelestroeniya. 2017;1:56—66. (in Russian).
13. Pavlenko D.V., Dvirnik Ya.V. Zakonomernosti Iznashivaniya Rabochikh Lopatok Kompressora Vertoletnykh Dvigateley, Ekspluatiruyushchikhsya v Usloviyakh Zapylennoy Atmosfery. Vіsnik Dvigunobuduvannya. 2016;1:42—51. (in Russian).
14. Strugovets, S.A. i dr. Razrabotka Metoda Parametricheskoy Diagnostiki Tekhnicheskogo Sostoyaniya GTD na Osnove Analiza Erozii Lopatok i Zakonomernostey Protekaniya Kharakteristik Kompressora. Vestnik Ufimskogo Gos. Aviatsionnogo Tekhn. Un-ta. 2010;14;4(39):3—10. (in Russian).
15. Kuznetsova V.A., Shapovalov G.G. Tendentsii Razvitiya v Oblasti Erozionnostoykikh Pokrytiy (Obzor). Trudy VIAM. 2018;11(71):74—85. (in Russian).
16. Aleksandrov D.A., Gorlov D.S., Budinovskiy S.A. Primenenie Kompleksa Ionno-plazmennykh Tekhnologiy dlya Zashchity Lopatok Kompressora Vertoletnogo Gazoturbinnogo Dvigatelya ot Erozionnogo Iznosa i Frettinga. Trudy VIAM. 2021;2(96):71—80. (in Russian).
17. Druzhnova Ya.S. Razvitie Metodov Gazotermicheskogo Napyleniya Uprochnyayushchikh Pokrytiy na Osnove Karbidov Vol'frama i Khroma (Obzor). Trudy VIAM. 2022;10(116):100—115. (in Russian).
18. Aleksandrov D.A., Muboyadzhyan S.A., Zhuravleva P.L., Gorlov D.S. Issledovanie Vliyaniya Podgotovki Poverkhnosti i Assistirovannogo Osazhdeniya na Strukturu i Svoystva Erozionnostoykogo Ionno-plazmennogo Pokrytiya. Trudy VIAM. 2018;10(70):62—73. (in Russian).
19. Enikeev G.G. Kompleksnaya Zashchita Gazoturbinnogo Dvigatelya, Ekspluatiruyushchegosya v Zapylennoy Atmosfere i Morskoy Srede. Vestnik Ufimskogo Gos. Aviatsionnogo Tekhn. Un-ta. 2013;17;3(56):41—48. (in Russian).
20. Kostyshev V.A. i dr. Stendovoe Ispytanie Protochnoy Chasti Kompressora Gazoturbinnogo Silovogo Privoda «NK-16ST» na Erozionnyy Iznos. Problemy i Perspektivy Razvitiya Dvigatelestroeniya: Trudy MNTK. Samara: Izd-vo SGAU, 2003;1:44—49. (in Russian).
21. Smyslov A.M., Dyblenko Yu.M., Prokopchuk K.A. Otsenka Vliyaniya Ugla Ataki i Fraktsionnoy Zernistosti Peska na Erozionnuyu Stoykost' Poverkhnosti Titanovykh Splavov s Ionno-plazmennymi Zashchitnymi Pokrytiyami. Voprosy Nauki i Obrazovaniya. 2012;18(143):4—10. (in Russian).
22. Kozlov A.S., Mukhutdinov F.I., Sazhenkov A.N. Elementnyy Analiz Dispersnykh Produktov Emissii Aviatsionnogo Dvigatelya dlya Diagnostiki Erozionnogo Iznosa Ego Detaley. Vestnik Permskogo Natsion. Issled. Politekhn. Un-ta. Seriya «Aerokosmicheskaya Tekhnika». 2021;67:16—26. (in Russian).
23. Gurevich O.S., Gol'berg F.D., Smetanin S.A., Trifonov M.E. Optimizatsiya Upravleniya Gazoturbinnym Dvigatelem v Protsesse Vyrabotki Ego Resursa. Vestnik Samarskogo Un-ta. Seriya «Aerokosmicheskaya Tekhnika, Tekhnologii i Mashinostroenie». 2018;17;4:47—56. (in Russian).
24. Poursaeidi E., Tafrishi H., Amani H. Experimental-numerical Investigation for Predicting Erosion in the First Stage of an Axial Compressor. Powder Technol. 2017;306:80—87.
25. Borello D. e. a. Modelling of Particle Transport, Erosion and Deposition in Power Plant Gas Paths. Proc. ASME Turbo Expo 2016: Turbomachinery Technical Conf. and Exposition;9: Oil and Gas Applications; Supercritical CO2 Power Cycles; Wind Energy. Seoul, 2016.
26. Ghenaiet A. Modeling of Particle Trajectory and Erosion of Large Rotor Blades. Intern. J. Aerospace Eng. 2016;4:1—15.
27. De Giorgi M.G. e. a. Experimental and Numerical Study of Particle Ingestion in Aircraft Engine. Proc. ASME Turbo Expo 2013: Turbomachinery Tech. Conf. and Exposition. 2013;2:1—10.
28. Suzuki M., Yamamoto M. Numerical Simulation of Sand Erosion Phenomena in Single Stage Axial Compressor. Nihon Kikai Gakkai Ronbunshu, B Hen/Trans. of the Japan Soc. of Mechanical Engineers. Part B. 2010;76:795—803.
29. Yang Hong, Boulanger J.G. The Whole Annulus Computations of Particulate Flow and Erosion in an Axial Fan. J. Turbomachinery Trans. ASME. 2013;135:011040.
30. Ahmed E.A, Khalifa K., Mohammed A.I.A. Study of the Erosion in First Stage of Axial Flow Compressor. Proc. ASME Turbo Expo 2016: Turbomachinery Tech. Conf. and Exposition. 2013;2:1—10.
31. Sommerfeld H. e. a. High Velocity Measurements of Particle Rebound Characteristics Under Erosive Conditions of High Pressure Compressors. Wear. 2021;470—471(11):203626.
32. Suman A. e. a. Quantitative Computational Fluid Dynamics Analyses of Particle Deposition on a Transonic Axial Compressor Blade — Part I: Particle Zones Impact. J. Turbomachinery Trans. ASME. 2015;137:021009.
33. Solnordal C.B. e. a. An Experimental and Numerical Analysis of Erosion Caused by Sand Pneumatically Conveyed Through a Standard Pipe Elbow. Wear. 2015;336:43—57.
34. Oka Y.I., Matsumura M., Kawabata T. Relationship Between Surface Hardness and Erosion Damage Caused by Solid Particle Impact. Wear. 1993;162—164:688—695.
35. Hathaway M.D., Okiishi T.H. Aerodynamic Design and Performance of a Two-stage, Axial-flow Compressor (Baseline). Ames: Iowa State University, 1983
---
For citation: Bogdanets S.V., Blinov V.L., Komarov O.V. Verification and Development of a Computation Methodology for Modeling the Axial Compressor Wheel Space Erosion Wear. Bulletin of MPEI. 2023;4:109—121. (in Russian). DOI: 10.24160/1993-6982-2023-4-109-121
Published
2023-04-12
Section
Turbomachines and Piston Engines (Technical Sciences) (2.4.7)
