SummaryThe calibration of the dry friction and turbulent friction coefficients is necessary for computer simulation of avalanches. The method of back calculation based on data on actual avalanches is used for this purpose. The article presents the results of the calibration of the Eglit's and RAMMS models for Ile Alatau range conditions. The range is located in Kazakhstan. The data on six avalanches in the same avalanche site were used. Five avalanches were dry, and one avalanche was wet. For wet avalanches of the volume 12,000 m 3 μ = 0.35, ξ = 1500 m / s 2 . The work on the calibration will be continued to obtain the friction coefficients for the Eglit's and RAMMS models. The additional data on real avalanches will be needed for this purpose.Citation: Blagoveshchenskiy V.P., Eglit M.E., Zhdanov V.V., Askarbekov B.B. Calibration of snow avalanche mathematical models using the data of real avalanches in the Ile (Zailiyskiy) Alatau Range.

В связи с разработкой нового семейства высоконапорных КВД с ультравысокой степенью сжатия на π к * = 27 при числе ступеней z = 10…11 особое внимание стоит уделить отработке первой высоконагруженной ступени, так как именно от ее совершенства напрямую зависят характеристики всего КВД. Несмотря на то, что на номинальных оборотах ступень может иметь оптимальные характеристики, из-за сильного прикрытия ВНА на промежуточных оборотах могут снизиться запасы ГДУ. Одним из способов повышения запасов ГДУ является применение НРУ лабиринтного типа.Целью проектирования НРУ лабиринтного типа было в первую очередь не ухудшить характеристики на проектных оборотах (n = 100 %), по возможности даже улучшив их, и увеличить запасы ГДУ на промежуточных оборотах (n = 70 и 80 %). НРУ лабиринтного типа, состоящее из трех кольцевых бороздок, располагающихся над серединой проекции хорды лопатки, было специально спроектировано и изготовлено для данной ступени. Расчетное исследование показало, что на номинальных оборотах применение НРУ лабиринтного типа приводит к смещению характеристики в область больших расходов и к повышению КПД, что хорошо согласуется с экспериментальными данными. На промежуточных оборотах в расчете наблюдается увеличение запасов ГДУ без влияния на КПД, в то время как в эксперименте, наоборот, влияние на запасы ГДУ отсутствует и наблюдается прирост КПД, как и на номинальных оборотах ~1,5 %. Обе модели турбулентности (SST и k-ε), использованные при расчетах, не дали полного совпадения с экспериментальными результатами. Модель турбулентности SST улавливает влияние НРУ, но не позволяет получить запасы ГДУ, как в эксперименте. Модель k-ε позволяет получить в расчете запасы, близкие к экспериментальным, но не отображает влияния НРУ на интегральные характеристики. Кроме того, обе модели дают КПД ступени ниже, чем в эксперименте.Ключевые слова: вихрь протекания, высоконапорный компрессор, запасы ГДУ, кольцевые бороздки, КПД, модель турбулентности, надроторное устройство лабиринтного типа, первая ступень компрессора, рабочее колесо, степень повышения полного давления.

Высокие степени повышения давления в современных осевых компрессорах приводят к уменьшению высоты проточной части и, следовательно, к уменьшению высоты лопаток в последних ступенях компрессора. Зазор на периферии лопатки не может быть снижен по отношению к высоте или длине хорды лопатки на такую же относительную величину, что и в первых ступенях. Более того, работа компрессора на переходных режимах может привести к увеличению зазоров на периферии, так что в последних ступенях значения зазоров будут заметно выше обычных. Это может повлиять на диапазон рабочих режимов и характеристики всего компрессора. Надроторное устройство лабиринтного типа может быть одним из средств парирования негативных последствий, связанных с увеличением зазора на периферии ротора. Объектом исследования данной работы является ступень Д-77М-крупногабаритная (1 м) модель последней ступени КВД, предназначенная для исследования особенностей течения в осевых ступенях с большим относительным диаметром втулкиd = 0,925. Она состоит из трехлопаточных венцов: входной направляющий аппарат с числом лопаток Z ВНА = 90, который создает закрутку, подобно закрутке в реальном компрессоре, рабочее колесо с числом лопаток Z РК = 82 и двухрядный направляющий аппарат с числом лопаток Z НА = 134 + 134. Ступень Д-77М имеет следующие проектные параметры: G пр = 15,4 кг/с; u пр = 264 м/с; π * = 1,24. Целью проектирования бороздок НРУ лабиринтного типа было восстановить запасы газодинамической устойчивости, величину степени повышения полного давления и максимальный уровень КПД, которые уменьшились из-за увеличения радиального зазора. Были рассмотрены два значения радиального зазора: а) d р = 0,4 ммпроектная высота радиального зазора и б) d р = 0,8 ммувеличенная величина радиального зазора. Ключевые слова: замыкающая ступень компрессора, надроторное устройство лабиринтного типа, радиальный зазор, КПД, газодинамическая устойчивость.

In connection with the development of a new family of high-pressure HPC with ultra-high pressure ratio and the number of stages 10–11, a special attention should be paid to the development of the first high-load stage, because compressor performance directly depends on its excellence. Despite the fact that the stage at nominal rotational speeds can have optimal performance, stall margins at intermediate rotational speeds can decrease because of a sizable IGV closure. One of the ways to increase stall margins is the use of labyrinth-type casing treatments. The Stage “A-1” studied in this work is a full-scale first stage in a six-stage high-pressure compressor (HPC) for a core demonstrator. The primary design task for the labyrinth-type casing treatment (CT) is to keep performance at design rotational speeds (n = 100%) or improve them, if possible, and increase stall margins at intermediate speeds (n = 70% and n = 80%). The labyrinth-type CT consisting of 3 circumferential grooves located above the middle of the blade chord projection is specially designed and manufactured for this stage. Our computations show that the use of the labyrinth-type CT leads to a shift of performance towards higher airflow and efficiency that is a good agreement with experimental data. An increase in stall margins without changes in efficiency is found by calculations, whereas the test, on the contrary, shows no influence on stall margins and an increase in efficiency by ∼1.5% (the same as at rated speeds). Both investigated turbulence models (SST and k-ε) do not provide good agreement with the experimental data. The SST model captures CT influence, but decreases stall margin. The k-ε model show agreement with the test in stall margin, but cannot capture CT influence. In addition, both models show lower efficiency compared with the experimental data. To verify the NUMECA Fine Turbo (version 11.1) mathematical model and numerical method, calculated and experimental characteristics of the Stage A-1 with a smooth flow passage and a labyrinth-type CT are compared. The NUMECA Autogrid 5 grid generator is used to build the grid.