Application of the Time-Transformation Method for a Detailed Analysis of Multistage Blade Row Interactions in a Shrouded Turbine

Abstract

Transient blade loading caused by the interaction of different blade rows is one limiting factor of turbo machinery blading lifetime especially when it leads to forced response. In order to reduce the calculation effort associated with 3D computational fluid dynamics (CFD), modern transient blade row methods such as the time transformation (TT) method are used. This paper investigates the capability of the TT method to predict these phenomena by the example of the last two stages of a shrouded 4-stage air-turbine. Numerical simulations are performed using the commercial flow solver ANSYS CFX. In a detailed time step and grid influence study the sufficient resolution of all predominant flow features is ensured. The results of the TT method are then compared to a reference (REF) calculation using direct periodic treatment with focus on the force signals, frequency spectra and the distribution of the first harmonic amplitude of pressure signal along the blade surface.

Mathematical Modeling and Study of the Influent Aerodynamic Loads on the Strength Characteristics of Turbine Blades

“…Однако учет всех явлений нестационарного течения в турбине требует вычисление для всей ступени, а это значительные вычислительные затраты. Чтобы сократить численное время используются подходы пространственно -временных преобразований "Transient blade row" [5][6][7][8][9][10]. Данные подходы позволяют при моделировании одного -двух межлопаточных каналов каждого венца получить нестационарное решение для всей турбомашины, что позволяет значительно уменьшить затраты вычислительных ресурсов [11][12][13][14].…”