Численное моделирование течения газа в затурбинном диффузоре на переменных режимах с верификацией по эксперименту

Как правило, при проектировании газотурбинных установок (ГТУ) рассматривается номинальный режим работы. На этом режиме стараются выдержать осевой выход потока из турбины для уменьшения потерь с выходной скоростью. Осевой вход в диффузор является оптимальным, так как в таком случае отсутствуют углы атаки на обтекателях силовых стоек, которые являются неотъемлемой частью диффузора, где располагается задняя подшипниковая опора ротора турбины. Тем не менее в ходе эксплуатации ГТУ установка длительно работает как на номинальном, так и на переменных режимах. Переменные режимы характеризуются значительными углами атаки на обтекателях силовых стоек, что приводит к отрыву потока и значительному увеличению потерь давления в диффузоре. Возникает вопрос в обеспечении удовлетворительного течения в диффузоре на режимах с переменной нагрузкой при сохранении оптимальной работы ГТУ на номинальном режиме. В настоящей работе экспериментальным и численным методами исследованы особенности течения в диффузоре в широком диапазоне нагрузки. Исследования показали, что при углах выхода потока из последней ступени менее 50$^\circ$ течение в диффузоре приобретает несимметричный характер с развитыми вихрями. Это приводит к тому, что численное моделирование в инженерной постановке не может повторить характер течения. Тем не менее сравнение полных параметров эксперимента и расчёта показывает хорошее совпадение (разница около 5%) даже для режимов с большими углами атаки на обтекателях стоек диффузора.