Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

The effects of variable operational parameters on an aero engine labyrinth seals performance

Szymański A., Dykas S., Majkut M., Strozik M.

Transactions of the Institute of Fluid-Flow Machinery

|

2018

|

nr 140

83--104

EN

The paper presents the accurate assessment of the amount of gas flowing through three types of aero-engine expander sealing. Structures consisting of straight-through labyrinth seals – with one, two and three fins are considered. The study deploys two independent approaches. The first one focuses on the experimental research using high-precision test section with non-rotating labyrinth seals specimen connected to a high capacity vacuum installation. Experimentally tested seals are of actual size (model to engine scale is 1:1). High accuracy hot-wire anemometry probes, and orifice plate are deployed to evaluate the flow indicators accurately, allowing for comparison of different sealing structures. The second approach uses quasi-two-dimensional axissymmetric, steady-state Reynolds averaged Navier Stokes (RANS) computations to simulate the flow field. Various meshes and turbulence models were tested, presenting capabilities as well as limitations of specific computational approaches. The experimental and computational results were compared with literature data, showing a good agreement regarding overall trends, yet underlining some local discrepancies. This paper brings two significant findings. The 2D RANS methods tend to overestimate the leakage when compared with experimental results, and the difference is more significant for advanced arrangements. There is a notable difference between the performance of labyrinth seal with one fin and structure with two and three fins. In some operational areas, one-finned seal performs better than more advanced ones, reducing the leakage more effectively. This feature of one finned seal is not intuitive, as one would expect it to perform worse than a seal with two or three fins.

2

Numerical and experimental investigation of the fan with cycloidal rotor

Dykas S., Majkut M., Smołka K., Strozik M., Chmielniak T., Staśko T.

Mechanics and Mechanical Engineering

|

2018

|

Vol. 22, nr 2

447--454

EN

In this paper, the investigation of the cycloidal rotor fan (CRF) was presented. A CRF with four blades of the NACA0012 profile was used for the analysis. The CFD calculations were carried out by means of Ansys CFX commercial software. The experimental tests were done using velocity field measurement with the LDA technique. Numerical results were compared with experimental measurement in terms of velocity values. The CRF performance characteristic was prepared on the basis of experimental and numerical results.

3

Assessment of the capability of available methods of flow field numerical modelling on the example of air flow through a channel with a circular bump

Dykas S., Majkut M., Smołka K., Strozik M.

TASK Quarterly : scientific bulletin of Academic Computer Centre in Gdansk

|

2017

|

Vol. 21, No 3

185--294

EN

This paper is an attempt at a systematic approach to the flow field analysis in the case of air flowing through a straight channel with a circular bump. The results of the authors’ own experimental measurements are compared to those obtained by means of both an in-house and a commercial CFD code. Apart from the RANS method, which is commonly used in engineering applications, a decision was made to use the URANS and LES methods, which are available both in the in-house academic code and in the commercial program. The comparison between the calculation results is performed using what is referred to as the numerical Schlieren image, which for the RANS calculations is compared to the Schlieren image obtained from experimental testing.

4

The assessment of the calculation method for determining characteristics of one straight ﬁn labyrinth sea

Szymański A., Dykas S., Majkut M., Strozik M.

Transactions of the Institute of Fluid-Flow Machinery

|

2016

|

nr 134

89--107

EN

The method for the selection of a calculation scheme for the evaluation of the ﬂow behaviour of labyrinth seal with one straight ﬁn, against smooth wall, was presented. Experimental results were obtained from measurement data carried out on the in house, vacuum test section. The advantage of the test rig is a circular shape of the labyrinth specimen, providing similar shape to conﬁguration operated in practise. In computational ﬂuid dynamics study diﬀerent types of mesh resolution were tested, with variable volume discretization in the area of a labyrinth ﬁn tip. Moreover, a wide range of turbulence models basing on k-ε and k-ω, exploiting the (Reynolds Average Navier Stokes) scheme, for the ﬂow pattern evaluation, were examined. All obtained results were compared with literature data, covering research conducted on similar conﬁgurations. The presented study shows challenges as well as the possibilities of calculation simpliﬁcation and compares results obtained by means of simulations and experiment. The proposed method is characterised by excellent agreement of computational results with experiment data.

5

Condensation wave identification in moist air transonic flows through nozzles

Dykas S., Smołka K., Majkut M., Strozik M.

Transactions of the Institute of Fluid-Flow Machinery

|

2016

|

nr 131

67--77

EN

This paper identifies the location of water vapour spontaneous condensation during air expansion in convergent-divergent nozzles. The comprehensive analysis proposed herein includes an analytical solution together with experimental and numerical investigations. Numerical calculations are performed using an in-house computational fluid dynamics code based on the solution of Reynolds averaged Navier-Stokes equations supplemented with additional partial differential equations modelling the condensation process of water vapour contained in atmospheric air. Experiments were carried out using an in-house facility adapted for measurements of atmospheric air transonic flows.

6

Mistakes in the selection and operation of pumps in heating systems

Wilk A., Majkut M.

Rynek Energii

|

2016

|

Nr 1

99-108

EN

Pumps are machines that use up a substantial part of generated energy but no heating system can do without them. Due to the fact that the heating system operating parameters vary with time, the parameters of pumps being an element thereof need to be adapted to the network changing flow characteristics. This paper presents the most common methods of regulation of main parameters in the heating system pumping stations. Co-operation between the network and a single pump and a system of pumps connected in parallel is discussed. Relations are given that allow a quantitative comparison of energy efficiency for individual systems using different regulation methods. The mistakes that may lead to a rise in the consumption of energy needed to drive the pumps are discussed.

PL

Pompy są maszynami zużywającymi znaczącą część wytwarzanej energii. Niemożliwa jest eksploatacja układów ciepłowniczych bez stosowania pomp. Ze względu na zmieniające się parametry pracy w układach ciepłowniczych konieczne jest dostosowanie parametrów pracy pomp do zmieniających się charakterystyk przepływowych sieci. Podano najczęściej stosowane metody regulacji parametrów w pompowniach głównych systemów ciepłowniczych. Omówiono współpracę z siecią pojedynczej pompy oraz układu pomp połączonych równolegle. Podano zależności umożliwiające ilościowe porównanie efektywności energetycznej dla poszczególnych układów i przy różnych metodach regulacji. Omówiono błędy, których popełnianie może prowadzić do wzrostu zużycia energii do napędu pomp.

7

Komputeryzacja pomiarów charakterystyk pomp wirowych

Korczak A., Majkut M., Peczkis G., Strozik M.

Napędy i Sterowanie

|

2016

|

R. 18, nr 9

116--125

PL

W artykule opisano schemat typowego układu pompowego i pokazano jego statyczne i dynamiczne charakterystyki, istotne przy komputeryzacji ich pomiaru. Przedstawiono skomputeryzowane stanowisko badawcze do wyznaczania podstawowych charakterystyk statycznych i dynamicznych pompy wirowej i rurociągu. Oprogramowanie wspomagające pomiary umożliwia wyznaczenie parametrów energetycznych pompy na podstawie zmierzonych wielkości fizycznych. Stanowisko ułatwia pomiary i opis krzywych rozwoju kawitacji, a także wyznaczenie pełnej charakterystyki kawitacyjnej pompy. Opracowana karta pomiarowa pozwala na ocenę zgodności parametrów nominalnego punktu pracy z parametrami katalogowymi wg obowiązującej normy dla przyjętej klasy maszyny. Przedstawione skomputeryzowane stanowisko badawcze dedykowane jest do pomiarów odbiorczych pomp odśrodkowych.

EN

In the paper it is described a schema of typical pump system and it is shown its static and dynamic characteristics which are essential in the process of computerization measurements of the characteristics. Compurized test stand for operational measurements has been presented. The article describes the basic static and dynamic characteristics of a centrifugal pump and pipeline Software aiding measurements make possible to determine pump parameters on the basis of measured physical quantities. Test-stand is labour-saving for measurements, description of cavitational development curves and determination of cavitational pump characteristics. Elaborated measurement card makes possible to compare working point with catalogue parameters.

8

Efekt odparowania fazy ciekłej na fali uderzeniowej w przepływach okołodźwiękowych powietrza wilgotnego z kondensacją pary wodnej

Szymański A., Dykas S., Majkut M.

Modelowanie Inżynierskie

|

2015

|

T. 26, nr 57

54--62

PL

W pracy przeprowadzono analizę numeryczną przepływu transonicznego powietrza atmosferycznego, które ze swojej natury zawsze zawiera pewną ilość pary wodnej, w dyszach de Lavala. Do obliczeń wybrano dyszę de Lavala o dużej prędkości ekspansji i połówkową dyszę zbieżno-rozbieżną o znacznie mniejszej prędkości ekspansji. Obliczenia przeprowadzono za pomocą własnego kodu CFD, w którym zamodelowano powstawanie fazy ciekłej w wyniku kondesacji spontanicznej pary wodnej zawartej w powietrzu wilgotnym. W obliczeniach przepływu okołodźwiękowego uwzględniono również obecność prostopadłej fali uderzeniowej w części naddźwiękowej dyszy w celu analizy efektu odparowani fazy ciekłej.

EN

This paper presents a numerical analysis of the atmospheric air transonic flow through de Laval nozzles. By nature, atmospheric air always contains a certain amount of water vapour. The calculations were made using a Laval nozzle with a high expansion rate and a convergent-divergent (CD) “half-nozzle”, referred to as a transonic diffuser, with a much slower expansion rate. The calculations were performed using an in-house CFD code. The computational model made it possible to simulate the formation of the liquid phase due to spontaneous condensation of water vapour contained in moist air. The transonic flow calculations also take account of the presence of a normal shock wave in the nozzle supersonic part to analyse the effect of the liquid phase evaporation.

9

Experimental and numerical study on condensation in transonic steam flow

Majkut M., Dykas S., Strozik M., Smołka K.

Zeszyty Naukowe. Cieplne Maszyny Przepływowe - Turbomachinery / Politechnika Łódzka

|

2014

|

nr 145

89--90

EN

The present paper describes an experimental and numerical study of steam condensing flow in a linear cascade of turbine stator blades. The experimental research was performed on the facility of a small scale steam power plant located at Silesian University of Technology in Gliwice. The test rig of the facility allows us to perform the tests of steam transonic flows for the conditions corresponding to these which prevail in the low-pressure (LP) condensing steam turbine stages. The experimental data of steam condensing flow through the blade-to-blade stator channel were compared with numerical results obtained using the in-house CFD numerical code TraCoFlow. Obtained results confirmed a good quality of the performed experiment and numerical calculations.

10

The Analysis of Pipeline Transportation Process for CO2 Captured From Reference Coal-Fired 900 MW Power Plant to Sequestration Region

Witkowski A., Rusin A., Majkut M., Stolecka K.

Chemical and Process Engineering

|

2014

|

Vol. 35, nr 4

497--514

EN

Three commercially available intercooled compression strategies for compressing CO2 were studied. All of the compression concepts required a final delivery pressure of 153 bar at the inlet to the pipeline. Then, simulations were used to determine the maximum safe pipeline distance to subsequent booster stations as a function of inlet pressure, environmental temperature, thickness of the thermal insulation and ground level heat flux conditions. The results show that subcooled liquid transport increases energy efficiency and minimises the cost of CO2 transport over long distances under heat transfer conditions. The study also found that the thermal insulation layer should not be laid on the external surface of the pipe in atmospheric conditions in Poland. The most important problems from the environmental protection point of view are rigorous and robust hazard identification which indirectly affects CO2 transportation. This paper analyses ways of reducing transport risk by means of safety valves.

11

Analysis of pipeline transportation systems for carbon dioxide sequestration

Witkowski A., Majkut M., Rulik S.

Archives of Thermodynamics

|

2014

|

Vol. 35, no. 1

117--140

EN

A commercially available ASPEN PLUS simulation using a pipe model was employed to determine the maximum safe pipeline distances to subsequent booster stations as a function of carbon dioxide (CO2) inlet pressure, ambient temperature and ground level heat flux parameters under three conditions: isothermal, adiabatic and with account of heat transfer. In the paper, the CO2 working area was assumed to be either in the liquid or in the supercritical state and results for these two states were compared. The following power station data were used: a 900 MW pulverized coal-fired power plant with 90% of CO2 recovered (156.43 kg/s) and the monothanolamine absorption method for separating CO2 from flue gases. The results show that a subcooled liquid transport maximizes energy efficiency and minimizes the cost of CO2 transport over long distances under isothermal, adiabatic and heat transfer conditions. After CO2 is compressed and boosted to above 9 MPa, its temperature is usually higher than ambient temperature. The thermal insulation layer slows down the CO2 temperature decrease process, increasing the pressure drop in the pipeline. Therefore in Poland, considering the atmospheric conditions, the thermal insulation layer should not be laid on the external surface of the pipeline.

12

Research on steam condensing flows in nozzles with shock wave

Dykas S., Majkut M., Smołka K., Strozik M.

Journal of Power Technologies

|

2013

|

Vol. 93, nr 5

288--294

EN

The paper presents experimental and numerical results of steam transonic flows in Laval nozzles. The geometries of half arc nozzles were used in testing. Subject to investigation was the behavior of shock waves in the wet steam region. Due to high back pressure the shock wave was created in the divergent part of the nozzle, and interaction with the nozzle walls caused instability in the flow. The experimental results were compared with numerical calculations of steam condensing transonic flow.

13

The impact of CO2 compression systems on the compressor power required for a pulverized coal-fired power plant in post-combustion carbon dioxide sequestration

Witkowski A., Majkut M.

Archive of Mechanical Engineering

|

2012

|

Vol. LIX, nr 3

343—360

EN

The aim of this paper is to analyze various CO2 compression processes for post-combustion CO2 capture applications for 900 MW pulverized coal-fired power plant. Different thermodynamically feasible CO2 compression systems will be identified and their energy consumption quantified. A detailed thermodynamic analysis examines methods used to minimize the power penalty to the producer through integrated, low-power compression concepts. The goal of the present research is to reduce this penalty through an analysis of different compression concepts, and a possibility of capturing the heat of compression and converting it to useful energy for use elsewhere in the plant.

PL

Celem niniejszej pracy jest analiza różnych procesów sprężania CO2 wychwyconego ze spalin bloku energetycznego o mocy 900 MW na pył węglowy. Przedstawiono szereg różnych procesów sprężania i określono zużycie energii każdego z nich. Szczegółowa analiza termodynamiczna umożliwiła określenie sposobów zminimalizowania kosztów energii poprzez dobór najsprawniejszego procesu sprężania oraz wykorzystanie ciepła sprężania w obiegu cieplnym siłowni.

14

Możliwości badań eksperymentalnych przepływu pary mokrej w układzie mini-siłowni kondensacyjnej

Smołka K., Strozik M., Majkut M., Dykas S.

Prace Naukowe Politechniki Warszawskiej. Konferencje

|

2011

|

z. 27

233--240

PL

W Instytucie Maszyn i Urządzeń Energetycznych Politechniki Śląskiej od bardzo wielu lat prowadzone są badania naukowe z wykorzystaniem parowej mini-siłowni kondensacyjnej znajdującej się w Hali Maszyn Cieplnych. Jest to jedyna znana niekomercyjna instalacja tego typu w Europie składająca się z kotła parowego, turbiny parowej ze skraplaczem, generatora elektrycznego, chłodni kominowe] oraz tunelu do badań przepływu pary mokrej. W artykule przybliżone przeznaczenie i budowę instalacji stanowiska badawczego do przepływów pary mokrej z kondensacją oraz plany jego wykorzystania. W aktualnym stanie tunel ten stanowi interesującą instalację badawczą do analizy wielu zagadnień przepływowych.

EN

In the Institute of Power Engineering and Turbomachinery of The Silesian University of Technology the experimental research have been performed from many years now. To this end a mini steam power station located in Machinery Hall is used. It is unique noncommercial installation of such kind in Europe, consisting of a steam boiler, steam turbine with condenser, electric generator, cooling tower and tunnel to the wet steam flows. In this paper has been presented purpose and construction of wet steam tunnel and plans for its use. In the present state of this tunnel is an interesting research installation for the analysis of many problems of flow.

15

Application of the wavelet transform of pressure signals for detecting and analyzing rotating stall inception in axial flow low speed compressor stage

Ziach M., Majkut M., Witkowski A.

Archive of Mechanical Engineering

|

2011

|

Vol. LVIII, nr 1

61-77

EN

The paper presents a research program carried out to improve understanding of the fluid dynamics mechanisms that lead to rotating stall in the axial flow low speed compressor stage. The stalling behavior of this compressor stage was studied by measuring unsteady casing pressure by means of a circumferentially and axially spaced array of high frequency pressure transducers. Another probe used was a disc static pressure probe, with the pressure transducer, for in-flow and out-flow measurements along the blade span. It was expected that understanding of the fluid dynamics will facilitate at least two important tasks. The first was to accurately predict of when and how a particular compressor would stall. The second was to control, delay, or eventually suppress the rotating stall and surge. In consequence, one could extend the useful operating range of the axial compressor. Another motivation for the research was to compare the results from the three applied analysis techniques by using a single stall inception event. The first one was a simple visual inspection of the traces, which brought about a very satisfactory effect. The second one was application of spatial Fourier decomposition to the analysis of stall inception data, and the third method of analysis consisted in application of wavelet filtering in order to better understand the physical mechanisms which lead to rotating stall. It was shown that each of these techniques would provide different information about compressor stall behavior, and each method had unique advantages and limitations.

PL

W pracy przedstawiono wyniki badań mających na celu wyjaśnienie zjawisk przepływowych towarzyszących pojawieniu się wirującego oderwania w osiowym niskoobrotowym stopniu sprężającym. Zjawiska niestacjonarne w stopniu sprężającym były badane poprzez próbkowanie pola ciśnień wysokoczęstotliwościowymi przetwornikami ciśnienia, zamontowanymi w osłonie zewnętrznej koła wirnikowego, w kierunku obwodowym na wlocie i w osi kanału międzyłopatkowego, oraz talerzykową sondą ciśnienia statycznego, wzdłuż wysokości łopatek wirnika. Badania te mają na celu rozpoznanie zjawisk przepływowych sygnalizujących pojawienie się wirującego oderwania i następnie pompowania oraz znalezienie sposobów umożliwiających przeciwdziałanie tym zjawiskom i ewentualne rozszerzenie roboczej charakterystyki pracy stopnia sprężającego. Do analizy zjawisk niestacjonarnych zastosowano trzy metody: metodę bezpośredniej analizy zarejestrowanych doświadczalnie pulsacji ciśnienia, metodę transformaty Fouriera oraz metodę transformaty falkowej, która umożliwia analizę sygnałów niestacjonarnych również w domenie czasowo-częstotliwościowej. Porównano wyniki analizy przeprowadzonej tymi trzema metodami i określono ich przydatność i ograniczenia.

16

Experimental investigations of the flow phenomena in the rotor blades of the axial flow low speed compressor stage at the unstable part of the overall performance characteristic

Witkowski A., Ziach M., Majkut M., Strozik M.

Archive of Mechanical Engineering

|

2008

|

Vol. LV, nr 4

313-330

EN

The paper presents experimental investigations of pressure fluctuations near the tip clearance region of the rotor blades of the axial-flow low-speed compressor stage in stable and unstable parts of the overall performance characteristic. In this investigation, unsteady pressure was measured with the use of high frequency pressure transducers mounted on the casing wall of rotor passage. The pressure signals and their frequency characteristics were analyzed during the steady-state processes, before the rotating stall, during the transition from the steady-state process to the rotating stall, and during a stabilized phenomenon of low-frequency rotating stall. As the operating point moves to the unstable region of flow characteristic, an inception of the rotating stall can be observed, which rotates with a speed of about 41.4% of the rotor speed. The results of this study confirm that in the low-speed axial compressor stage operating in a rotating stall regime there appears one stall cell that spreads over to adjacent rotor blade channels. As the flow rate is reduced further, the frequency of the rotating stall decreased to 34.8% of the rotor speed and the number of blade channels with the stall cell increases.

PL

W pracy przedstawiono eksperymentalne badania pulsacji ciśnienia w obszarze szczeliny nadłopatkowej łopatek koła wirnikowego, w osiowym, niskoobrotowym stopniu sprężającym, w statecznym i niestatecznym obszarze charakterystyki aerodynamicznej. Nieustalone impulsy ciśnienia próbkowane były za pomocą wysokoczęstotliwościowych przetworników ciśnienia zamontowanych na osłonie zewnętrznej koła wirnikowego. Przeanalizowano impulsy ciśnieniowe oraz ich charakterystyki częstotliwościowe zarówno w obszarze statecznej pracy koła wirnikowego, w obszarze przejścia, jak i w obszarze ustabilizowanego zjawiska niskoczęstotliwościowego oderwania wirującego. W miarę jak punkt pracy przemieszcza się do obszaru niestatecznej części charakterystyki pojawia się oderwanie wirujące z częstotliwością wynoszącą 41.4% częstotliwości obrotów wirnika. W wyniku przeprowadzonych badań stwierdzono, że w badanym niskoobrotowym stopniu sprężającym, występuje w kanałach międzyłopatkowych kota wirnikowego, jedna komórka oderwania, która obejmuje swym zasięgiem kilka sąsiednich kanałów. Dalsze zmniejszanie strumienia przepływu powoduje spadek częstotliwości wirującego oderwania do 34.8% częstotliwości obrotów wirnika oraz wzrost liczby kanałów łopatkowych, w których to oderwanie występuje.

17

Wpływ kąta natarcia oraz punktu pracy na proces inicjowania i przebiegu niestatecznej pracy koła wirnikowego w osiowym stopniu sprężającym

Majkut M.

Archiwum Energetyki

|

2007

|

T. 37, nr 1-2

277-303

PL

W artykule przedstawiono badania eksperymentalne struktury przepływu nieustalonego w osiowym niskoobrotowym stopniu sprężającym, z użyciem dwóch, działających na całkowicie odmiennej zasadzie systemów pomiarowych, stałotemperaturowych sond termoanemometrycznych z trójdzielną folią, prostej i kątowej oraz trójwymiarowego dopplerowskiego anemometru laserowego. Praca zawiera: analizę wpływu punktu pracy na strukturę przepływu w stopniu, rozpoznanie procesu zanikania śladów pozałopatkowych wlotowej kierownicy regulacyjnej i koła wirnikowego oraz rozpoznanie procesu wzajemnego oddziaływania wirujących i statorowych wieńców łopatkowych. Pomiary przeprowadzono dla trzech różnych kątów natarcia oraz dla ośmiu różnych obwodowych ustawień wlotowej kierownicy regulacyjnej równomiernie rozmieszczonych wzdłuż podziałki łopatek kierownicy. Wykorzystanie dwóch metod pomiarowych, kontaktowej i bezkontaktowej, umożliwiło także krytyczne porównanie wyników badań przepływu otrzymanych przy zastosowaniu tych metod. Uśrednione wartości parametrów przepływu wykorzystano również do porównania z wynikami otrzymanymi w badaniach z użyciem pięciootworowej, pneumatycznej sondy kulowej.

EN

The two dimensional steady and unsteady flow field in a low speed axial flow compressor stage has been investigated experimentally, using two systems, based on totally different principles: a 2-sensor fast response straight and 90° triple split fiber probes (TSFP), and three dimensional LDA system with an emphasis on the interaction of the inlet guide vane wake with the rotor flow field. The work consists of: the influence of different points of operation on unsteady flow field, decay of rotor and inlet guide vane wake velocity and influence of inlet guide vane wakes on the following rotor blade row. Measurements have been made at two stagger angles and at eight tangential locations in the absolute frame, equally spaced over one inlet guide vane pitch. Using two measurement systems, an intrusive and the non-intrusive one, in the same complex flow field, give the opportunity for a critical comparison of results and open the view for further improvements. Averaging these results, it is also possible to make a comparison with the pneumatic five-hole probe measurement.

18

Wieloaspektowe badania doświadczalne i numeryczne struktury przepływu w osiowym stopniu sprężającym

Witkowski A., Majkut M., Żukowski J.

Systems : journal of transdisciplinary systems science

|

2006

|

Vol. 11, nr 1

300-311

PL

W procesie projektowania zarówno nowych konstrukcji jedno- i wielostopniowych maszyn przepływowych, jak i modernizacji maszyn istniejących, dąży się do wykorzystywania w coraz to większym stopniu metod numerycznych, do przewidywania parametrów pracy tych maszyn. Metody te mogą być również przydatne do analizy struktury przepływu w elementach maszyn trudno dostępnych dla pomiaru. Uprzednio powinny być uwiarygodnione poprzez badania eksperymentalne, prowadzone dla wybranych grup maszyn [2-4]. W pracy przedstawione zostały wyniki wzajemnie się uzupełniającej analizy numerycznej i doświadczalnej struktury przepływu w elementach układu przepływowego osiowego stopnia sprężającego [5-7]. W pierwszym etapie sprawdzona została dokładność trzech różnych systemów pomiarowych, które następnie zostały wykorzystane do uwiarygodnienia wyników trójwymiarowych obliczeń numerycznych.

EN

The paper reports a comprehensive application of experimental and computational fluid dynamic investigation of the unsteady flow in the axial flow low speed compressor stage. The unsteady velocity flow field has been measured through the compressor stage with the use of the three systems, based on totally different principles: a five hole probe, a fast response triple split fiber probe, and commercially available three dimensional Laser Doppler Anemometer. The experimental results have been used as inlet boundary conditions for CFD calculations as well as a basis for verification of computational results.

19

Experimental investigation of inlet guide vane-rotor interaction in a low speed axial flow compressor stage.

Witkowski A., Majkut M.

Archive of Mechanical Engineering

|

2006

|

Vol. LIII, nr 1

23-48

EN

The two dimensional steady and unsteady flow field at midspan in a low speed axial compressor stage has been investigated experimentally, using two systems, based on totally different principles: a 2-sensor fast response straight ans 90 degrees triple split fiber probes (TSFP) and two dimensional LDA system with an emphasis on the interaction of the inlet guide vane (IGV) wake with the rotor flow field. To account for the uniformity of the rotor absolute inlet flow field, measurements has been made at eight tangential loacations in the absolute frame equally spaced over one IGV pitch. The time resolved investigation, done by TSFP and LDA allows to presenting velocity fields, flow angles and turbulence data at different IGV-rotor positions during one blade passing period. The velocity measurements are decomposed into a time averaged velocity, a periodic velocity component and a unresolved velocity component. Using two measurement systems, one being intrusive and the other non-intrusive, in the same complex flow field, gives the opportunity for a critical comparison of results and opens the view for further improvements. Averaging these results, enabled also comparison with the pneumatic five-hole probe measurement.

PL

Przeprowadzono badania eksperymentalne dwuwymiarowego ustalonego i nieustalonego pola przepływu, z zastosowaniem dwóch, działających na całkowicie różnej zasadzie, systemów pomiarowych: sondy termoanemometrycznej z trójrozdzieloną folią (TSFP) oraz dwuwymiarowego systemu pomiarowego z laserowym anemometrem dopplerowskim (LDA), w celu określenia wzajemnego oddziaływania łopatek wlotowej kierownicy regulacyjnej (IGV) na przepływ w kole wirnikowym. W celu wyznaczenia niejednorodnego pola prędkości na wlocie do koła wirnikowego pomiary prowadzone były w ośmiu położeniach obwodowych, równo rozmieszczonych wzdłuż jednej podziałki łopatek wlotowej kierownicy regulacyjnej. Badania prowadzone w kolejnych krokach czasowych, prowadzone z wykorzystaniem TSFP oraz LDA, umożliwiły określenie pola prędkości kątów przepływu oraz intensywności turbulencji w różnych wzajemnych położeniach IGV - koło wirnikowe w czasie przejścia jednej podziałki łopatek. Zmierzone prędkości zostały zdekomponowane do prędkości średniej, składowej periodycznej prędkości oraz składowej prędkości pulsacyjnej. Zastosowanie dwóch systemów pomiarowych, intrusywnego i nieintrusywnego, do pomiaru tego samego skomplikowanego przepływu, umożliwiło przeprowadzenie krytycznego porównania uzyskanych wyników. Uśrednienie uzyskanych wyników umożliwiło również ich porównanie z wynikami pomiarów, przeprowadzonych za pomocą pięciootworowej sondy aerodynamicznej.

20

Experimental and Computational Investigation of the Flow in an Axial Flow Low Speed Compressor Stage

Witkowski A., Żukowski J., Strozik M., Majkut M.

Zeszyty Naukowe. Cieplne Maszyny Przepływowe - Turbomachinery / Politechnika Łódzka

|

2005

|

nr 128, vol. 2

589-596

EN

The paper presents the results of a numerical and experimental investigations of the steady and unsteady flow field in a low speed axial flow compressor stage with the use of the three systems, based on the quite different measurement principles. The measurements in the compressor stage were supported and compared with unsteady three-dimensional computational fluid dynamic calculations. Comparison of the CFD and experimental results showed reasonable agreement in the working points of the overall performance characteristic of the stage.