Математическая модель процесса смешения двух воздушных потоков с различными характеристиками с целью регулирования режимов работы компрессоров
DOI:
https://doi.org/10.24160/1993-6982-2026-4-173-181Ключевые слова:
воздушный поток, смешение, тройник, математическая модель, эксперимент, производственные испытанияАннотация
Проведены исследования процесса смешения воздушных потоков, создаваемых разными нагнетателями. Предложена математическая модель по расчету параметров, определяющих режим работы компрессора в смешении потоков, представляющая собой систему алгебраических уравнений, включающую уравнения неразрывности и сохранения количества движения и отражающую параметры воздушных потоков при их взаимодействии. Проведены экспериментальные исследования на лабораторной установке по выявлению факторов, влияющих на параметры смешивающихся потоков воздуха. По результатам исследований получена эмпирическая формула для расчета коэффициента местного сопротивления тройника, отражающая степень потери давления в воздушных потоках при их смешении. Расчеты, проведенные на модели с учетом данных, полученных экспериментально, проверены при производственных испытаниях на действующем оборудовании одного из предприятий страны. Полученные зависимости и проверенная математическая модель являются основой для разработки алгоритмов систем автоматического регулирования (АСР) совместной работы компрессоров, позволяющих стабилизировать параметры смешанного потока
Библиографические ссылки
1. Коршиков Г.В. Энциклопедический словарь-справочник по металлургии. Липецк: Липецкое изд-во Госкомпечати РФ, 1998.
2. Шомов П.А. и др. Прогнозирование рабочей точки центробежного турбокомпрессора и совершенствование алгоритма АСУТП противопомпажной защиты на основе математического моделирования // Вестник Ивановского гос. энергетического ун-та. 2025. № 4. С. 12—18.
3. Хисамеев И.Г. и др. Проектирование и эксплуатация промышленных центробежных компрессоров. Казань: Изд-во «ФЭН», 2010.
4. Хадиев М.Б., Зиннатуллин Н.Х., Нафиков И.М. Механизм помпажа в центробежных компрессорах // Вестник Казанского технологического ун-та. 2014. Т. 17. № 8. С. 262—266.
5. Черкасский В.М., Романова Т.М., Кауль Р.А. Насосы, компрессоры, вентиляторы. М.: Энергия, 1968.
6. Кириллин В.А., Сычев В.В., Шейндлин А.Е. Техническая термодинамика. М.: Издат. дом МЭИ, 2016.
7. Нечаев Ю.Н., Федоров Р.М. Теория авиационных газотурбинных двигателей. Ч. I. М.: Машиностроение, 1977.
8. Бакулев В.И. и др. Теория, расчет и проектирование авиационных двигателей и энергетических установок. М.: Изд-во МАИ, 2003.
9. Идельчик И.Е. Справочник по гидравлическим сопротивлениям. М.: Машиностроение, 1992.
10. Центробежные компрессоры для доменных печей — К5500-41-1М [Электрон. ресурс] https://energybase.ru/equipment/tsentrobezhnie-kompressori-dlya-domennih-pechei-k5500-41-1m (дата обращения 26.01.2025).
---
Для цитирования: Шомов П.А., Шинкевич Д.А., Кулагин С.М., Муравьев И.К. Математическая модель процесса смешения двух воздушных потоков с различными характеристиками с целью регулирования режимов работы компрессоров // Вестник МЭИ. 2026. № 4. С. 173—181. DOI: 10.24160/1993-6982-2026-4-173-181
---
Конфликт интересов: авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов
#
1. Korshikov G.V. Entsiklopedicheskiy Slovar'-spravochnik po Metallurgii. Lipetsk: Lipetskoe Izd-vo Goskompechati RF, 1998. (in Russian).
2. Shomov P.A. i dr. Prognozirovanie Rabochey Tochki Tsentrobezhnogo Turbokompressora i Sovershenstvovanie Algoritma ASUTP Protivopompazhnoy Zashchity na Osnove Matematicheskogo Modelirovaniya. Vestnik Ivanovskogo Gos. Energeticheskogo Un-ta. 2025;4:12—18. (in Russian).
3. Hisameev I.G. i dr. Proektirovanie i Ekspluatatsiya Promyshlennyh Tsentrobezhnyh Kompressorov. Kazan': Izd-vo «FEN», 2010. (in Russian).
4. Hadiev M.B., Zinnatullin N.H., Nafikov I.M. Mekhanizm Pompazha v Tsentrobezhnyh Kompressorah. Vestnik Kazanskogo Tekhnologicheskogo Un-ta. 2014;17(8):262—266. (in Russian).
5. Cherkasskiy V.M., Romanova T.M., Kaul' R.A. Nasosy, Kompressory, Ventilyatory. M.: Energiya, 1968. (in Russian).
6. Kirillin V.A., Sychev V.V., Sheyndlin A.E. Tekhnicheskaya Termodinamika. M.: Izdat. Dom MEI, 2016. (in Russian).
7. Nechaev Yu.N., Fedorov R.M. Teoriya Aviatsionnyh Gazoturbinnyh Dvigateley. Ch. I. M.: Mashinostroenie, 1977. (in Russian).
8. Bakulev V.I. i dr. Teoriya, Raschet i Proektirovanie Aviatsionnyh Dvigateley i Energeticheskih Ustanovok. M.: Izd-vo MAI, 2003. (in Russian).
9. Idel'chik I.E. Spravochnik po Gidravlicheskim Soprotivleniyam. M.: Mashinostroenie, 1992. (in Russian).
10. Tsentrobezhnye Kompressory dlya Domennyh Pechey — K5500-41-1M [Elektron. Resurs] https://energybase.ru/equipment/tsentrobezhnie-kompressori-dlya-domennih-pechei-k5500-41-1m (Data Obrashcheniya 26.01.2025). (in Russian)
---
For citation: Shomov P.A., Shinkevich D.A., Kulagin S.M., Myraviev I.K. A Mathematical Model of Mixing Two Air Flows with Different Characteristics for Compressor Mode Control. Bulletin of MPEI. 2026;4:173—181. (in Russian). DOI: 10.24160/1993-6982-2026-4-173-181
---
Conflict of interests: the authors declare no conflict of interest
