CFD аналіз турбогенераторного агрегату на базі струминно-реактивної турбіни канального типу при роботі на природному газі (CH4).

Сергій  Ванєєв; Олександр  Мелейчук; Ольга  Мірошниченко; Володимир  Сітало; Олег  Чех

doi:10.25140/2411-5363-2026-2(44)-56-68

Автор(и)

Сергій Ванєєв Сумський державний університет, Україна https://orcid.org/0000-0002-8205-0209
Олександр Мелейчук Сумський державний університет, Україна https://orcid.org/0009-0003-2637-0106
Ольга Мірошниченко Сумський державний університет, Україна https://orcid.org/0000-0001-7131-8575
Володимир Сітало Сумський державний університет, Україна https://orcid.org/0009-0005-0610-3320
Олег Чех Сумський державний університет, Україна https://orcid.org/0000-0003-2500-481X

DOI:

https://doi.org/10.25140/2411-5363-2026-2(44)-56-68

Ключові слова:

чисельне дослідження; ANSYS CFX; енергетичні системи; енергоефективність; децентралізація; джерела енергії; газорозподільні станції

Анотація

У статті досліджено актуальну проблему модернізації енергетичних систем України шляхом розвитку малої розподіленої генерації на базі турбогенераторного обладнання. Метою роботи є проведення чисельних досліджень методами обчислювальної гідродинаміки (CFD) та аналіз отриманих параметрів струминно-реактивної турбіни (СРТ) канального типу з використанням природного газу як робочої речовини. Обчислювальне моделювання газодинамічних процесів реалізовано в програмно-обчислювальному комплексі ANSYS CFX для діапазону частот обертання від 0 до 25 000 об/хв. У процесі дослідження отримано залежності потужності, крутного моменту та ККД від частоти обертання ротора. Результати роботи науково обґрунтовують доцільність інтеграції утилізаційних СРТ у блоки редукування газорозподільних станцій, газорегулюючих пунктів на підприємствах, тощо.

Посилання

Gellings, C. W. (2009). The smart grid: Enabling energy efficiency and demand response. Fairmont Press.

International Energy Agency. (2023). Electricity grids and secure energy transitions. IEA. https://www.iea.org/reports/electricity-grids-and-secure-energy-transitions.

Hiremath, R. B., Shikha, S., & Ravindranath, N. H. (2007). Decentralized energy planning; modeling and application – A review. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 11(5), 729–752. https://doi.org/10.1016/j.rser.2005.07.005.

Adil, A. M., & Ko, Y. (2016). Socio-technical evolution of decentralized energy systems: A critical review and implications for urban planning and policy. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 57, 1025–1037. https://doi.org/10.1016/j.rser.2015.12.079.

Кабінет Міністрів України. (2023, 21 квітня). Про схвалення Енергетичної стратегії України на період до 2050 року (Розпорядження № 373-р). https://zakon.rada.gov.ua/go/373-2023-%D1%80.

Кабінет Міністрів України. (2024, 25 червня). Про схвалення Національного плану з енергетики та клімату на період до 2030 року (Розпорядження № 587-р). https://zakon.rada.gov.ua/laws/main/587-2024-%D1%80.

European Parliament, & Council of the European Union. (2018). Regulation (EU) 2018/1999 of the European Parliament and of the Council of 11 December 2018 on the governance of the Energy Union and climate action. Official Journal of the European Union, L 328, 1–77. https://eur-lex.europa.eu/eli/reg/2018/1999/oj.

Vanyeyev, S. M., & Getalo, V. V. (2014). Jet-reactive turbine: Experimental researches and calculations by means of softwares. Applied Mechanics and Materials, 630, 66–71. https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/AMM.630.66.

Vaneev, S. M., Miroshnichenko, D. V., Zhurba, V. O., Znamenshchykov, Y. V., Baga, V. N., & Rodymchenko, T. S. (2019). Stand for investigation of low power expansion turbomashines and units on their basis. Refrigeration Engineering and Technology, 55, 15–21. https://doi.org/10.15673/ret.v55i1.1348.

Meleychuk, O., Vaneev, S., Koroliov, S., Miroshnichenko, O., Pavlenko, I., Ochowiak, M., Włodarczak, S., Krupińska, A., & Kruszelnicka, I. (2025). CFD analysis of steam jet-reactive turbines for sustainable energy: The critical role of boundary conditions. Journal of Engineering Sciences, 12(2), F22–F31. https://doi.org/10.21272/jes.2025.12(2).f3.

Cleveland, T., & Mokhatab, S. (2014). Energy recovery at pressure regulating stations. Pipeline & Gas Journal, 241(6).

International Energy Agency. (2024). Empowering Ukraine through a decentralised electricity system. IEA. https://www.iea.org/reports/empowering-ukraine-through-a-decentralised-electricity-system.

Wang, E., & Peng, N. (2023). A review on the preliminary design of axial and radial turbines for small-scale organic Rankine cycle. Energies, 16(8), 3423. https://doi.org/10.3390/en16083423.

Ministry of Regional Development, Construction and Housing and Communal Services of Ukraine. (2018). Hazopostachannia [Gas supply] (DBN V.2.5-20:2018). Minregionbud of Ukraine.

Гетало, В. В. (2014). Вдосконалення систем редукування тиску шляхом використання струминно-реактивних пневмоагрегатів (Автореф. дис. канд. техн. наук). Сумський державний університет, Суми. https://essuir.sumdu.edu.ua/items/023601b0-519a-45fc-96b3-bfed1c10100a/full.

Бережний, О. С. (2015). Удосконалення робочих характеристик струминно-реактивного пневмоагрегата на основі уточнення моделі робочого процесу (Автореф. дис. канд. техн. наук). Сумський державний університет, Суми. https://essuir.sumdu.edu.ua/items/5de62541-7c75-4371-93cd-26ea17395c53/full.

Bondarenko, G. A., Vaneyev, S. M., Baga, V. N., Bashlak, I. A., & Rodimchenko, T. S. (2018). Influence of gas physical properties on labyrinth seals throttling characteristics. Problemele Energeticii Regionale, 3(38), 1–12. https://doi.org/10.5281/zenodo.2222364.

Sharapov, S., Chekh, O., Husiev, D., Klymenko, V., & Shaparenko, O. (2021). Increasing boiling fluid flowing efficiency from motive nozzles of two-phase ejectors. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 1180(1), 012059. https://doi.org/10.1088/1757-899x/1180/1/012059.