Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Studies on resistance to erosion of nickel and its alloys to be used in elements of fluid - flow machines

Waliszyn Aleksandr, Adamkiewicz Andrzej

Eksploatacja i Niezawodność

|

2019

|

Vol. 21, no. 4

692--696

EN

The article presents results of studies on metal resistance to erosive damage taking place under the influence of hydraulic cavitation. On the basis of earlier research, a hypothesis on fatigue character of erosive wear and a dependence of metal resistance to erosive damage on its crystalline lattice structure has been assumed. To verify this hypothesis, metals with different crystalline lattice structures like steel 45 (flat-centred structure), nickel 200/201 and nickel alloy Monel 400 (hexagonal structure) have been tested at a cavitation-strike stand. Results obtained there confirmed the assumed hypothesis, at the same time justifying the use of nickel protective coatings in fluid-flow machines.

PL

W artykule przedstawiono wyniki badań odporności metali na uszkodzenia erozyjne zachodzące pod wpływem kawitacji hydraulicznej. Na podstawie wyników wcześniejszych badań, przyjęto hipotezę o zmęczeniowym charakterze zużycia erozyjnego oraz zależności odporności metali na zniszczenia erozyjne od struktury ich sieci krystalicznej. Dla potwierdzenia przyjętej hipotezy na stanowisku kawitacyjno-udarowym sprawdzono metale z różnymi sieciami krystalicznymi: stal 45 (sieć płasko centralna), nikiel 200/201 oraz stop niklu Monel 400 (sieć heksagonalna). Otrzymane wyniki badań potwierdziły przyjętą hipotezę, wskazując tym samym na zasadność stosowania niklowych powłok ochronnych w maszynach przepływowych.

2

A concept of a test stand for the investigation of a 3D printed turbochargers and selected ﬂuid-ﬂow machinery

Andrearczyk A., Żywica G.

Transactions of the Institute of Fluid-Flow Machinery

|

2016

|

nr 133

3--11

EN

The paper describes the general concept of using the rapid prototyping methods and their application tomanufacturing of selected components of rotating machinery. Chosen rapid prototyping technology (multijet printing) allows precise manufacture of rotor models with complex geometry, without the need for their further processing. The research is planned to be performed on designed test rig, which is described in the paper. 3D printed elements will be pretested using air from a high performance compressor. Basic preliminary testing and own experience has shown that this technology is faster, cheaper and more accurate than conventional manufacturing. This fact can signiﬁcantly contribute to the development of production and research of prototypical ﬂuid-ﬂow machines. The tensile strength testing of the two materials which are used in a 3D printer in diﬀerent printing directions has been also discussed.

3

Wpływ wzajemnego położenia kierownic na sprawność i pole przepływu dwustopniowej turbiny

Smolny A

Zeszyty Naukowe. Rozprawy Naukowe / Politechnika Łódzka

|

2012

|

Z. 428

1--247

PL

Przedstawione w pracy badania zjawiska clockingu zrealizowano w Instytucie Maszyn Przepływowych Politechniki Łódzkiej na stanowisku badawczym dwustopniowej turbiny modelowej. W wieńcach wirnikowych użyto geometrii z rzeczywistej turbiny parowej, a samą turbinę zmodyfikowano dla wymaganego zakresu badań przepływowych. Koncepcja clockingu jest atrakcyjną metodą podwyższenia sprawności wielostopniowej maszyny przepływowej, np. dwustopniowej turbiny. Oznacza ona, że sprawność turbiny, przy takiej samej liczbie łopatek w kierownicach lub w wirnikach, będzie zależała od wzajemnego położenia wieńców kierownic (clocking kierownic) lub od wzajemnego położenia wieńców wirnikowych (clocking wirników). Ustawiając optymalne po obwodzie położenie wieńców kierownic lub wirników lub też kierownic i wirników (total clocking) można zmniejszyć straty w turbinie i zwiększyć jej sprawność. Potencjalny zysk związany ze zjawiskiem clockingu może być wykorzystany również w wielu innych obszarach. Optymalne ustawienie wieńców kierowniczych i wirujących może prowadzić do spadku temperatury łopatek wirnika, zmniejszenia drgań maszyny, zmniejszenia jej hałasu, rozszerzenia zakresu stabilnej pracy, itp. W szczególności zjawisko clockingu wpływa na straty w turbinie. W przypadku clockingu kierownic w dwustopniowej turbinie w pierwszym stopniu aerodynamiczna interakcja kierownicy z wirnikiem powoduje zróżnicowanie przepływu na obwodzie za pierwszym wirnikiem zgodnie z podziałką kierownicy. Potencjał clockingu zależy od możliwości wykorzystania tego zróżnicowania przepływu dla poprawienia parametrów przepływu w turbinie, a w szczególności do zmniejszenia strat w warstwach przyściennych rozwijających się na łopatkach wieńców.. Należy podkreślić, że mechanizm clockingu kierownic czy wirników nie jest jeszcze w pełni zrozumiany, co wynika ze złożoności zjawisk niestacjonarnych w wielostopniowych maszynach przepływowych. W pracy przedstawiono wyniki badań eksperymentalnych i obliczeniowych wpływu clockingu kierownic na pole przepływu i sprawność dwustopniowej turbiny. Do badań wybrano specjalną geometrię turbiny, w której poprzez przyjęcie odpowiedniego stosunku liczby łopatek w kierownicach do liczby łopatek w wirnikach zintensyfikowano oddziaływanie clockingu kierownic na pole przepływu w kanałach wirnikowych. Układ zasilania zapewnił bardzo stabilne warunki na wlocie do turbiny, co dało możliwość identyfikacji oddziaływań przepływu niestacjonarnego oraz badań wpływu wzajemnego ustawienia kierownic na sprawność turbiny. W ramach pracy rozbudowano i przetestowano system pomiarowy dla identyfikacji efektów zjawisk związanych z clockingiem kierownic. System ten umożliwił pomiary zewnętrznych charakterystyk przepływu z bardzo dużą precyzją, co było niezbędne dla zbadania wpływu clockingu na sprawność turbiny. Obliczenia przepływu wykonano komercyjnym kodem obliczeniowym rozwiązującym 3D równania Naviera-Stokesa. Obliczenia wykonano metodą „frozen -rotor” dla przepływu stacjonarnego. W ramach pracy zidentyfikowano niejednorodny obwodowo przepływ za pierwszym wirnikiem. Określono jego wpływ na straty w warstwach przyściennych rozwijających się na łopatkach drugiej kierownicy i w drugim wirniku. Oszacowanie zmian strat w warstwach przyściennych wykonano przy pomocy prostej metody obliczania strat na podstawie prędkości opływu łopatki wyznaczonej z obliczonego (wirniki) lub pomierzonego (kierownice) rozkładu ciśnienia na łopatkach. Przeprowadzono również badania warstwy przyściennej przy pomocy przyklejanych do ścianki łopatki drugiej kierownicy przetworników termoane-mometrycznych. Określono lokalny wpływ clockingu kierownic na warstwę przyścienną. Skorelowano badania strat w warstwie z rozkładem zmian turbulencji w warstwie wywołanej oddziaływaniem śladu z pierwszej kierownicy. Ustalono, że maksymalne straty w warstwie przyściennej związane są z napływem na profil drugiej kierownicy strugi o największej prędkości z równoczesnym oddziaływaniem turbulencji śladu na stronie ssącej łopatki. Wykonano modyfikację pierwszej kierownicy zamieniając łopatki cylindryczne na krzywoliniowe. Celem tego etapu badań było zbadanie wpływu zmian kształtu śladu załopatkowego na sprawność i clocking kierownic badanej turbiny. Sprawność turbiny wzrosła o 0.5% w stosunku do turbiny z pierwszą kierownicą z łopatkami cylindrycznymi. Clocking kierownic wzmocnił oddziaływanie śladów, a osłabił oddziaływanie przepływu wtórnego przy wewnętrznym obrzeżu w drugim stopniu turbiny. Zmiany sprawności turbiny zależą od możliwości wykorzystania zjawiska clockingu na całej wysokości kanału łopatkowego do redukcji strat w turbinie. Stąd wniosek, że badania zjawiska clockingu są bardzo ważne dla ulepszenia metod obliczeniowych, które będą zastosowane do projektowania stopni turbin następnej generacji, w których interakcja wewnętrznych struktur przepływu będzie wykorzystana do redukcji strat i podwyższenia sprawności turbiny. Realizacja projektu pozwoliła zebrać obszerny materiał z badań eksperymentalnych i numerycznych dotyczący złożonych zjawisk w niestacjonarnym przepływie trójwymiarowym. Materiał ten pozwoli lepiej rozumieć zjawiska związane z aerodynamiczną interakcją wieńców stacjonarnych - kierownic i wirujących - wirników w wielostopniowych maszynach przepływowych i dalej doskonalić metody ich obliczeń dla pozytywnego wykorzystania tych efektów do podniesienia sprawności wielostopniowych osiowych maszyn przepływowych.

EN

The investigations presented herein were conducted at the Institute of Turbomachinery, Technical University of Lodz, Poland on a two-stage low-pressure industrially relevant turbine configuration. The objective of this work was to study stator clocking mechanism to improve aerodynamic efficiency of the turbine. When the neighbouring stators or rotors of a turbine have equal number of vanes/blades, the turbine efficiency can be affected by changing the relative circumferential positions of these vane/blade rows. Finding an optimal relative circumferential position of stators and rotors in a multistage axial turbine is the subject of extensive investigations in the last decade. An optimal clocking position of stators and rotors in a multistage turbine aims to maximize the overall efficiency of the turbine. Experimental findings could show the effect of clocking on turbine efficiency, however the level of variation is not yet clear. The two stage turbine was especially designed for this investigation of the stator clocking mechanism. The design, the manufacturing of the turbine was one significant task of this work. The supply system to the turbine maintains very stable conditions at the inlet, which, aside of the basic researches, allowed for identification of unsteady flow effects on turbine performance and investigations of the airfoil clocking. Within the frames of the present project, a measurement system for identification of unsteady phenomena effects, especially of the reciprocal influence of stators (clocking effect) has been developed. The system made it possible to measure overall parameters of flow characteristics with high precision, which is indispensable in the investigations of phenomena related to unsteady structures, for instance those occurring in boundary layers and near end walls. It is of key importance for the turbine efficiency measurement. Due to the low aspect ratio of the turbine stator vanes secondary flow structures dominate particularly at the hub at the exit of the second stator and rotor. At the exit of the first rotor the interaction region of stator and rotor wakes and secondary flows clearly appears periodically with the stator vane pitch at a fixed location in the stationary frame of reference. By changing the circumferential position of the first stator row relative to the second one, the location of this interaction region can be adjusted relative to the leading edge of the second stator. The investigations were aimed at collecting data for modeling the interactions between above-mentioned the interaction region and boundary layers developed on the second stator vanes versus relative positions of turbine stators (clocking). However, the high three-dimensionality of the flow induced by secondary vortex and wake interactions causes only minor changes of loss over vane span in the second stator and high, but local, in the second rotor versus stator clocking. In result, the local span-wise efficiency variation versus the stator clocking could be out of phase in the radial direction. Therefore, the overall change of the turbine efficiency for nominal speed was found to be only marginal. Some potential of reducing losses in boundary layers and secondary flows was found as a beneficial effect of stator clocking. At this point it has to be pointed out that this rather small effect on the turbine efficiency is characteristic for the tested turbine geometry, which was designed using classical steady calculation method with „mixing plane” approach. It must not lead to a general conclusion, that clocking has a minor influence on efficiency. During the project, the numerical modeling applying a commercial code three-dimensional Navier-Stokes calculations of the flow, especially of profile pressure distribution on the first and second stators and rotors profiles, was conducted. In this case of the stationary simulations the „frozen rotor” interface between stationary and rotational domains was applied. Steady numerical approaches approximate the real flow in turbines, but unfortunately they neglect some aspects of real flow physics. However, it allows rather correct prediction of static blade pressure distribution versus clocking which was a base for boundary layer losses calculation. In this work a novel method was investigated that allows to estimate change of boundary layer and secondary flow losses versus clocking position basing on vane pressure measurements and calculations. The modified bowed vanes in the first stator were applied to provide a better insight into the first-stator wake-shape interaction versus stator clocking. Measurements and computations clearly show that this modification is effective and the flow field is significantly modified in the hub region of the second stator. The aerodynamic performance of the modified turbine has been improved of about 0.5 % due to the enhanced flow control in the second stator and lower interaction between vortical structures of the first and second stators. This clocking strategies give slightly higher benefit, which is a result stronger of the first stator wake interaction with the downstream stator row. The clocking of the first stator blade row does not affect the time-averaged flow profiles of the first stage, but clearly influences the circumferential positions of low-pressure region behind the first rotor. The strength of those effects is related to vane/blade loading of the downstream rows and have a potential to influence the formation of wake and secondary flow structures in the downstream blade rows. The current study has demonstrated that the evaluation of overall potential clocking effect requires the consideration of loss changes in all blade/vane rows of the turbine. The research work intends to shed further light on the issue of vane/blade loss changes versus clocking by investigations of the time-averaged static pressure distributions on the turbine profile.

4

Wpływ chropowatości łopatek maszyny przepływowej na ich charakterystykę aerodynamiczną

Stanisz K.

Mechanizacja i Automatyzacja Górnictwa

|

2007

|

R. 45, nr 5

13-17

PL

W artykule przedstawiono wyniki badań współczynnika oporu aerodynamicznego przeprowadzonych na nieskończenie długim płacie (pominięto efekty brzegowe), przy różnych wartościach chropowatości tego płata. Badania te zostały przeprowadzone w tunelu aerodynamicznym o obiegu otwartym, przy wykorzystaniu metody cienia aerodynamicznego, czyli ubytku pędu. Dla wyznaczenia wartości współczynnika oporu modelu płata należało określić doświadczalnie rozkład ciśnienia dynamicznego w przekroju poprzecznym położonym za tym ciałem. Do pomiaru ciśnienia dynamicznego wykorzystano sondę Prandtla połączoną z mikromanometrem. Przyjęto, że potrzebna w obliczeniach wartość ciśnienia dynamicznego w strumieniu niezakłóconym jest równa maksymalnej wartości ciśnienia dynamicznego w przekroju pomiarowym. Następnie wykorzystując odpowiednie wzory obliczono C[x]. W trakcie wyznaczenia C[x] zmianie ulegały następujące parametry: kąt natarcia [alfa], chropowatość względna powierzchni płata R, liczba Reynoldsa. Wyniki badań przedstawione zostały w formie wykresów pokazujących zależność współczynnika oporu C[x] od kąta natarcia przy tych samych liczbach Reynoldsa z chropowatością względną jako parametrem rodziny krzywych. Na podstawie tych wykresów widać wyraźnie, że wzrost liczby Re ma niewielki wpływ na C[x], ale wzrost chropowatości ma wielki wpływ na C[x].

EN

The results of research of the aerodynamic resistance coefficient done on an infinite-long blade (peripheral effects have been disregarded) with various values of roughness of this blade have been presented in the paper. The research has been done in a wind tunnel with open cycle using a wake method i.e. a momentum decrement. To determine a value of the aerodynamic resistance coefficient of the blade, it was necessary to define by experiment a pressure distribution at a cross section located behind the object. A Prandtl probe connected to a micro-manometer has been used for measurement of a dynamic pressure. It has been assumed that a value of a dynamic pressure in an undisturbed stream to be needed for calculations is equal to a maximum value of a dynamic pressure at a measuring section. And next applying suitable formulae, there has been calculated C[x]. In the process of calculation of C[x] there were changing the following parameters: angle of incidence [alfa], relative roughness of the blade surface R, Reynolds number. The results have been presented at the form of diagrams showing a dependence of the resistance coefficient C[x] on the angle of incidence for the same Reynolds numbers and the relative roughness being a parameter of a family of curves. On the basis of these diagrams one can see clearly, that the increase in the Reynolds number has an insignificant impact on the C[x], but the increase in the roughness has a great impact on it.

5

Diagnosing turbine set bearing dislocation defects based on cascade rundown characteristics

Rybczyński J.

Transactions of the Institute of Fluid-Flow Machinery

|

2005

|

nr 117

17-38

EN

The article presents results of the vibration analysis of the rundown process of a large-power turbine set at the presence of the bearing lateral dislocation defect. Numerical calculations were carried-out, with the aid of a package of MESWIR codes, on a model turbine set in which the bearings had been dislocated by the maximum permissible range with respect to the kinetostatic catenary of rotors. The results are presented in the form of cascade diagrams of the relative mId absolute vibrations of an examined bearing set vs. rotational speed during the machine rundown. The research makes it possible to formulate a system of diagnostic relations connected with the bearing lateral dislocation defect, which can make the knowledge basis for a diagnostic system. It has been found that the dislocations of certain bearings in certain directions may make vibrations go beyond permissible regimes during machine rundown, even in cases when the vibrations have been within the limits at nominal operating conditions. Determined were most vulnerable location points and dislocation directions of the bearings, along with accompanying symptoms.

6

Rozwiązanie i analiza przepływu płynu w promieniowym stopniu sprężającym

Grudziński M., Walczak J., Grzelczak M.

Zeszyty Naukowe Politechniki Poznańskiej. Maszyny Robocze i Transport

|

2004

|

Nr 57

109-118

PL

Zaprezentowano wyniki obliczeń numerycznych przepływu płynu przez promieniowy stopień sprężający z wirnikiem osiowo-promieniowym typu półodkrytego i dyfuzorem łopatkowym. Obliczenia wykonano za pomocą komercyjnego programu Reflux. Przyjęta geometria obszaru obliczeniowego obejmującego palisady łopatkowe wirnika i dyfuzora jest oparta na geometrii kanałów przepływowych prototypowej dmuchawy zaprojektowanej na potrzeby ZPM H. Cegielski S.A. Przedstawiono rozkłady ciśnienia i prędkości w wybranych przekrojach kanałów wirnika i dyfuzora.

EN

The computation results of flow through centrifugal compressor stage with the un-shrouded, axi-centrifugal rotor and adjustable vaned diffuser are presented in this paper. For carrying out computations Program Reflux written by S. Yershow and A. Rusanov (Institute Of Mechanical Engineering Problems; Ukrainian National Academy of Sciences) was applied. Geometry of computed area was assumed on the basis of the geometry of flow passages of the prototype blower designed for H. Cegielski S.A. Computed distributions of pressure and velocity vectors in particular sections of the stage are presented.

7

Problemy projektowania oraz program produkcyjny maszyn sprężających w fabryce Urządzeń Mechanicznych W-5 H. Cegielski Poznań S.A.

Czarnecki A., Walczak J.

Zeszyty Naukowe Politechniki Poznańskiej. Maszyny Robocze i Transport

|

2004

|

Nr 57

35-48

PL

W artykule przedstawiono problemy projektowania maszyn sprężających. Problemy te zostały rozstrzygnięte w ramach prac badawczo-rozwojowych prowadzonych w biurze konstrukcyjnym Fabryki Urządzeń Mechanicznych W-5 HCP S.A. oraz w Katedrze Techniki Cieplnej Politechniki Poznańskiej. Prace miały na celu opracowanie nowych konstrukcji sprężarek tłokowych, jednostopniowych dmuchaw promieniowych oraz wielostopniowych sprężarek promieniowych. Ich efektem jest prezentowany tutaj program produkcyjny maszyn sprężających fabryki W-5.

EN

The aim of the paper are present problems associated with compressing machines. These problems were solved in the scientific research conducted in the construction office Mechanical Equipment Factory W-5 H.Cegielski-Poznań S.A. and Poznań University of Technology Chair of Thermal Engineering. The purpose of the research work was to elaborate a new construction of the piston compressors, one-stage radial blowers and multi-stage compressing machines. The result of the project is the production program of the compressing machines, which is presented here.

8

In memory of Professor Janusz Witold Elsner

Drobniak S., Jarża A.

Turbulence : international journal

|

1999

|

Vol. 5

7-76

EN

Janusz Witold EIsner was born on 29th of October 1928 in Warsaw. A graduate of the Technical University of Częstochowa (1958), he obtained his PhD and habilitation diplomas at the Technical University of Łódź in 1967 and 1977. In the period 1984-1990 he was Rector of the Technical University of Częstochowa (TUCz) and from 1977 Director of the Institute of Thermal Machinery at TUCz. Professor Elsner was a corresponding member of Polish Academy of Sciences and a member of European Mechanics Society (EUROMECH), chairman of the Mechanics Committee and a member of the Executive Council of the Thermodynamics and Combustion Committee of Polish Academy of Sciences. As a tribute to his scientific achievements he was awarded the title of Doctor Honoris Causa by the Polytechnic Institute in Mariupol (Ukraine) and by Technical University of Częstochowa. The long list of scientific achievements of Professor Elsner contains nearly 150 papers and supervision of 13 PhD Thesis, devoted to various aspects of turbulence dynamics and metrology. Professor Janusz Witold Elsner died on August 15, 1996, leaving in deep sorrow the scientific community.