Dyfuzor zakrzywiony (o kontrolowanym zarysie)

Zastosowanie sprężarek promieniowych i osiowo-promieniowych w silnikach śmigłowych, śmigłowcowych i dwuprzepływowych może wymagać konstrukcji małych średnic dyfuzora w celu uzyskania niższej masy i mniejszej powierzchni czołowej. Konwencjonalne dyfuzory wylotowe cechują duże średnice w przekroju wyjściowym dla wartości liczb Macha mniejszych od 0,2 oraz niskich zawirowań strumienia w komorze spalania, stąd konstrukcja kanału przepływowego dyfuzorów wylotowych o małych średnicach, zwanych dyfuzorami o kontrolowanym zarysie lub dyfuzorami zakrzywionymi, jest złożona. Zarys przekroju poprzecznego kanału przepływowego takiego dyfuzora zmienia się od okrągłego przez owalny na eliptyczny, a następnie prostokątny z dwoma promieniami bocznych zaokrągleń. W pracy przedstawiono oryginalną metodę wyznaczania parametrów strumienia w kanale oraz w przekroju wyjściowym dyfuzora zakrzywionego, stanowiącego układ wylotowy sprężarki promieniowej lub osiowo-promieniowej z dyfuzorem rurkowym. Zaprezentowano także nową metodę określenia parametrów geometrycznych tego dyfuzora. Wymienione metody mogą być stosowane w trakcie realizacji projektu koncepcyjnego sprężarki z wykorzystaniem twierdzenia Pitagorasa, właściwości elipsy, równania ciągłości, równania zachowania energii, pierwszej zasady termodynamiki, równania momentu ilości ruchu Eulera, funkcji gazo-dynamicznych oraz definicji stosowanych w teorii maszyn wirnikowych. Przedstawiono także zasady doboru obliczeniowej wartości sprężu sprężarki z dyfuzorem rurkowym.

Pełny tekst (pdf)

1. Kenny D.P.: A novel low-cost diffuser for high-performance centrifugal compressors. Trans. ASME, J. Eng Power, 1 (1969), 37-47.
2. Antas S., Lesikiewicz A.: Teoria silników przepływowych. Funkcje gazodynamiczne. Oficyna Wydawnicza Politechniki Rzeszowskiej, Rzeszów 1987.
3. Blair L.W., Russo C.J.: Compact diffusers for centrifugal compressors. Journal of Aircraft, 19 (1982), 46-51.
4. Jarosz S., Kenny D.P., Vrana J.C.: Maszyna przepływowa odśrodkowa, zwłaszcza sprężarka odśrodkowa. Urząd Patentowy PRL. Opis patentowy nr 71428, 1974.
5. Yaras M.I., Orsi P.: Measurements of the transient velocity field in a strongly curved diffusing bend with periodic inflow unsteadiness. Experiments Fluids, 36 (2003), 363-372.
6. Vrana J.C.: Diffuser for centrifugal compressor. United States Patent No. 3333762, August 1967.
7. Tuliszka E.: Sprężarki, dmuchawy i wentylatory. WNT, Warszawa 1976.
8. Antas S.: Ocena wpływu wybranych metod modyfikacji maszyn wirnikowych turbinowych silników śmigłowych i śmigłowcowych na zapas statecznej pracy sprężarki. Oficyna Wydawnicza Politechniki Rzeszowskiej, Rzeszów 2006.
9. Reves G.B.: Design and performance of selected pipe-type diffusers. ASME Paper No. 77-GT-104, 1977.
10. Antas S.: Dyfuzor rurkowy sprężarki promieniowej. J. Aeronautica Integra 1/2012 (11), 3-9.
11. Antas S., Wolański P.: Obliczenia termo-gazodynamiczne lotniczych silników turbinowych. Oficyna Wydawnicza Politechniki Rzeszowskiej, Rzeszów 1989.
12. Biełousow A.N., Musatkin N.F., Radko W.M.: Tieorija i rasczot awiacyonnych łopatocznych maszyn. Samarskij Gosudarstwiennyj Aerokosmiczeskij Institut, Samara 2003.
13. Dzierżanowski P. i in.: Konstrukcja silników lotniczych. Wydaw. WAT, Warszawa 1972.
14. Bennet I., Tourlidakis A., Elder R.L.: The design and analysis of pipe diffusers for centrifugal compressors. J. Power Energy, 214 (2000), 87-96.