Reverse engineering and numerical modeling of the viscous gas flow of the centrifugal compressor stage of the TS-21 turbo starter to construct a pressure characteristic for the purpose of further modernization
DOI:
https://doi.org/10.25206/2588-0373-2025-9-4-80-87Keywords:
centrifugal compressor, vane diffuser, impeller, numerical modeling, characteristic, reverse engineering.Abstract
In the research, reverse engineering of the centrifugal compressor stage of the TS-21 auxiliary power unit is carried out. The calculation is also modeled in the finite element method program taking into account all recommendations using computational gas dynamics methods. As a result, the compressor pressure characteristics are built for its further modernization. An assessment of reverse engineering for industrial tasks in modern realities is also carried out. Some shortcomings of 3D-scanning for turbomachine blades are identified, which greatly affect the CFD calculations and the correctness of the results.
Downloads
References
(1). Сон П. Ю. Перспективы и вызовы импортозамещения в российской энергетике // Экономические исследования и разработки. 2023. № 4-2. С. 93–100. EDN: OVXPPD.
Son P. Yu. Perspektivy i vyzovy importozameshcheniya v rossiyskoy energetike [Prospects and challenges of import substitution in the Russian energy sector] Ekonomicheskiye issledovaniya i razrabotki. Economic Development Research Journal. 2023. No. 4-2. P. 93–100. EDN: OVXPPD. (In Russ.).
(2). Рубанова К. А. Исследование применения обратного инжиниринга российскими промышленными компаниями // Human Progress. 2024. Т. 10, № 1. С. 3. DOI: 10.34709/IM.1101.17. EDN: QOZBOA.
Rubanova K. A. Issledovaniye primeneniya obratnogo inzhiniringa rossiyskimi promyshlennymi kompaniyami [Research on the reverse engineering usage by Russian industrial companies]. Human Progress. 2024. Vol. 10, no. 1. P. 3. DOI: 10.34709/IM.1101.17. EDN: QOZBOA. (In Russ.).
(3). Винниченко А. В., Назаревич С. А. Применимость модели обратного инжиниринга для задач унификации в процессах системного проектирования машиностроительных предприятий // Science and Education: Problems and Innovations: сб. ст. V Междунар. науч.-практ. конф. Пенза: Наука и Просвещение, 2020. С. 34–39. EDN: VCJWGW.
Vinnichenko A. V., Nazarevich S. A. Primenimost’ modeli obratnogo inzhiniringa dlya zadach unifikatsii v protsessakh sistemnogo proyektirovaniya mashinostroitel’nykh predpriyatiy [Applicability of the reverse engineering model for unification problems in the processes of system design of machine-building enterprises]. Science and Education: Problems and Innovations. Penza, 2020. P. 34–39. EDN: VCJWGW. (In Russ.).
(4). Сарманаева А. Ф., Соколов Н. В., Паранина О. Ю. [и др.]. Проблемные вопросы и пути их решения при проведении реверс-инжиниринга узлов компрессорных машин // Омский научный вестник. Серия Авиационно-ракетное и энергетическое машиностроение. 2024. Т. 8, № 3. С. 53–60. DOI: 10.25206/2588-0373-2024-8-3-53-60. EDN: BUMOUY.
Sarmanayeva A. F., Sokolov N. V., Paranina O. Yu. [et al.]. Problemnyye voprosy i puti ikh resheniya pri provedenii revers-inzhiniringa uzlov kompressornykh mashin [Problematic issues and ways to solve them during reverse engineering of compressor design unit]. Omskiy nauchnyy vestnik. Seriya Aviatsionno-raketnoye i energeticheskoye mashinostroyeniye. Omsk Scientific Bulletin. Series Aviation-Rocket and Power Engineering. 2024. Vol. 8, no. 3. P. 53–60. DOI: 10.25206/2588-0373-2024-8-3-53-60. EDN: BUMOUY. (In Russ.).
(5). Кузьмин Н. В. Разработка мобильного стенда для запуска ТС-21 // Молодежный вестник Уфимского государственного авиационного технического университета. 2022. № 1 (26). С. 47–52. EDN: ZOISYW.
Kuzmin N. V. Razrabotka mobil’nogo stenda dlya zapuska T•s-21 [Development of a mobile stand for launching TS-21]. Molodezhnyy Vestnik Ufimskogo Gosudarstvennogo Aviatsionnogo Tekhnicheskogo Universiteta. 2022. No. 1 (26). P. 47–52. EDN: ZOISYW. (In Russ.).
(6). Хейфец М. Л., Грецкий Н. Л., Хилько Д. Н. Реверс-инжиниринг в аддитивном и ремонтном производстве сложно профильных и крупногабаритных изделий // Перспективы развития аддитивных технологий в Республике Беларусь: сб. тр. конф. Минск: РУП «Издательский дом «Белорусская наука», 2023. С. 149–156. EDN: GZIYCW.
Kheyfets M. L., Gretskiy N. L., Khilko D. N. Revers-inzhiniring v additivnom i remontnom proizvodstve slozhno profil’nykh i krupnogabaritnykh izdeliy [Reverse engineering in additive and repair manufacturing of complex and large-sized products]. Perspektivy razvitiya additivnykh tekhnologiy v Respublike Belarus’. Оpportunities for the Development of Additive Technologies in the Republic of Belarus. Minsk, 2023. P. 149–156. EDN: GZIYCW. (In Russ.).
(7). Тараховский А. Ю., Смирнов И. А. Реверс-инжиниринг коленчатого вала компрессора // Транспортное, горное и строительное машиностроение: наука и производство. 2023. № 18. С. 91–97. DOI: 10.26160/2658-3305-2023-18-91-97. EDN: KRSOSS.
Tarakhovskiy A. Yu., Smirnov I. A. Revers-inzhiniring kolenchatogo vala kompressora [Reverse engineering of the compressor crankshaft]. Transportnoye, gornoye i stroitel’noye mashinostroyeniye: nauka i proizvodstvo. Transport, Mining and Construction Engineering: Science and Production. 2023. No. 18. P. 91–97. DOI: 10.26160/2658-3305-2023-18-91-97. EDN: KRSOSS. (In Russ.).
(8). Wang, P., Zhang, M. M., Zangeneh, M. A. Novel optimisation of a transonic centrifugal impeller based on 3D inverse design approach. Proceedings of the ASME Turbo Expo 2023: Turbomachinery Technical Conference and Exposition. 2023. Vol. 13D. V13DT35A019. DOI: 10.1115/GT2023-103145.
(9). Oliveira R, Zhang L., Zangeneh M. Tandem-blade centrifugal compressor design and optimization by means of 3D inverse design. European Conference on Turbomachinery Fluid Dynamics and Thermodynamics. 2023. DOI: 10.29008/ETC2023-270.
(10). Скрипничук Е. В., Решетникова Е. С. Реверсивный инжиниринг // Технологии металлургии, машиностроения и материалообработки. 2021. № 20. С. 238–245. EDN: MRAOWG.
Skripnichuk E. V., Reshetnikova E. S. Reversivnyy inzhiniring [Reverse engineering]. Tekhnologii Metallurgii, Mashinostroyeniya i Materialoobrabotki. 2021. No. 20. P. 238–245. EDN: MRAOWG. (In Russ.).
(11). Саса Д. А., Тараховский А. Ю. Создание методики повышения производительности процесса создания твердотельной 3D-модели из реального объекта с помощью оптического сканера // Современные технологии: проблемы и перспективы: сб. ст. Всерос. науч.-практ. конф. для аспирантов, студентов и молодых ученых. Севастополь, 2021. C. 49–55. EDN: NLHFGJ.
Sasa D. A., Tarakhovskiy A. Yu. Sozdaniye metodiki povysheniya proizvoditel’nosti protsessa sozdaniya tverdotel’noy 3-D modeli iz real’nogo ob”yekta s pomoshch’yu opticheskogo skanera [Creating a technique for improving the performance of the process of creating a solid-state 3-D model from a real object using an optical scanner]. Sovremennyye Tekhnologii: Problemy i Perspektivy. Sevastopol, 2021. P. 49–55. EDN: NLHFGJ. (In Russ.).
(12). Филимонов Е. В., Маренина Л. Н., Дроздов А. А., Садовский Н. И. Опыт применения 3Д-сканирования и CFD-расчетов для исследования течения в рабочем колесе многовального центробежного компрессора и проведения оптимизации // Омский научный вестник. Серия Авиационно-ракетное и энергетическое машиностроение. 2024. Т. 8, № 3. С. 69–79. DOI: 10.25206/2588-0373-2024-8-3-69-79. EDN: EKLOEM.
Filimonov E. V., Marenina L. N., Drozdov A. A., Sadovskiy N. I. Opyt primeneniya 3D-skanirovaniya i CFD-raschetov dlya issledovaniya techeniya v rabochem kolese mnogoval’nogo tsentrobezhnogo kompressora i provedeniya optimizatsii [Experience of applying 3D-scanning and CFD calculations to study and optimization the flow in the impeller of a multi-shaft centrifugal compressor]. Omskiy nauchnyy vestnik. Seriya Aviatsionno-raketnoye i energeticheskoye mashinostroyeniye. Omsk Scientific Bulletin. Series Aviation-Rocket and Power Engineering. 2024. Vol. 8, no 3. P. 69–79. DOI: 10.25206/2588-0373-2024-8-3-69-79. EDN: EKLOEM. (In Russ.).
(13). Данилишин А. М. Повышение эффективности турбохолодильных машин с центробежными компрессорными ступенями концевого типа: дис. … канд. техн. наук. Санкт-Петербург, 2023. 294 с. EDN: EIBGKB.
Danylyshyn A. M. Povysheniye effektivnosti turbokholodil’nykh mashin s tsentrobezhnymi kompressornymi stupenyami kontsevogo tipa [Increasing of the urborefrigerating machines efficiency with the centrifugal compressors end type high-head stages]. Saint Petersburg, 2023. 294 p. EDN: EIBGKB.
(14). Данилишин А. М., Кожухов Ю. В. Численное моделирование турбулентного течения в высоконапорном осерадиальном рабочем колесе центробежного компрессора холодильных машин // Омский научный вестник. Серия Авиационно-ракетное и энергетическое машиностроение. 2022. Т. 6, № 2. С. 59–70. DOI: 10.25206/2588-0373-2022-6-2-59-70. EDN: ZDJATL.
Danilishin A. M., Kozhukhov Yu. V. Chislennoye modelirovaniye turbulentnogo techeniya v vysokonapornom oseradial’nom rabochem kolese tsentrobezhnogo kompressora kholodil’nykh mashin [Numerical simulation of turbulent flow in high-head impeller of centrifugal compressor]. Omskiy nauchnyy vestnik. Seriya Aviatsionno-raketnoye i energeticheskoye mashinostroyeniye. Omsk Scientific Bulletin. Series Aviation-Rocket and Power Engineering. 2022. Vol. 6, no. 2. P. 59–70. DOI: 10.25206/2588-0373-2022-6-2-59-70. EDN: ZDJATL. (In Russ.).
(15). Яблоков А. М., Садовский Н. И., Кожухов Ю. В. Моделирование течения вязкого газа в модельных малорасходных ступенях центробежного компрессора // Территория Нефтегаз. 2019. № 5. С. 28–35. EDN: IIOKWP.
Yablokov A. M., Sadovskiy N. I., Kozhukhov Yu. V. Modelirovaniye techeniya vyazkogo gaza v model’nykh maloraskhodnykh stupenyakh tsentrobezhnogo kompressora [Simulation of viscid gas flow in model low consumption centrifugal compressor stages]. Territoriya Neftegaz. Oil and Gas Territory. 2019. No. 5. P. 28–35. EDN: IIOKWP. (In Russ.).
Published
How to Cite
Issue
Section
License
Non-exclusive rights to the article are transferred to the journal in full accordance with the Creative Commons License BY-NC-SA 4.0 «Attribution-NonCommercial-ShareAlike 4.0 Worldwide License (CC BY-NC-SA 4.0»)
