The work is devoted to the problem of improving the efficiency of air compression in the compressor of the microturbine installation. The wave compressor in which compression occurs as in a supersonic air intake is investigated. The purpose of the study is to find the region of existence of optimal shock-wave structures at which the stagnation pressure loss in a wave compressor will be minimal. Two cases were studied: compression in a system of two shock waves of the same direction; compression in a centered isentropic wave. The research method combines a numerical experiment with an analytical study of shock-wave structures. Calculations showed that the wave compressor is more efficient than traditional blade machines, if the Mach number at the intake to it is more than 2.2. The regions of existence of shock-wave structures with a reflected discontinuity: a rarefaction wave, a shock wave, and a weak discontinuity are analyzed analytically. The weak reflected discontinuity corresponds to the highest compression efficiency. The study obtained the following most important results. A shock-wave compressor with two shock waves of the same direction can operate at the optimum mode in the range of intake Mach numbers from 2.089 to 2.46. A compression ratio of 5.76 can be obtained in this case. A centered compression wave can provide a compression ratio in one stage up to 10-12 with Mach number from 3.2 to 3.48. At higher degrees of compression, irregular shock-wave structures are formed.

Lucrarea este dedicată problemei creșterii eficienței compresiunii aerului în compresorul unei instalații de microturbină. Unul dintre domeniile moderne de cercetare este utilizarea unui compresor de undă supersonică, în care compresiunea aerului nu are loc într-o mașină scapulară, într-o structură cu undă de șoc, similar cu modul în care se produce într-un aport supersonic de aeronave. Scopul lucrării este de a găsi modurile optime de funcționare a compresorului de undă cu cea mai mică pierdere de presiune totală. Acest obiectiv este realizat prin studiul modurilor de funcționare a compresorului de undă în timpul comprimării aerului într-un sistem cu două unde de șoc cu aceeași direcție și într-o undă izentropică centrată. Regiunile de existență ale structurilor de unde de șoc cu o discontinuitate reflectată au fost cercetate analitic: o undă de rarefecție, o undă de șoc și o discontinuitate slabă. Următoarele rezultate cele mai importante au fost obținute, anume: un compresor cu undă de șoc cu două unde de șoc cu aceeași direcție poate funcționa în modul optim în intervalul de numere Mach la intrarea de la 2,089 la 2,46. În acest caz, se poate obține un raport de compresie de 5,76 în compresor. Pentru a obține un raport de compresie mai mare într-o etapă, este necesar să trecem la trei sau mai multe unde de șoc, ceea ce este dificil din punct de vedere structural. Semnificația rezultatelor constă în faptul că limitele condițiilor optime de funcționare sunt determinate folosind două tipuri de structuri de unde de șoc.

Работа посвящена проблеме повышения эффективности сжатия воздуха в компрессоре микротурбинной установки. Одним из современных направлений исследований является применение сверхзвукового волнового компрессора, в котором сжатие воздуха происходит не в лопаточной машине, в ударно-волновой структуре, подобно тому, как это происходит в сверхзвуковом воздухозаборнике летательных аппаратов. Цель работы - найти оптимальные режимы работы волнового компрессора с наименьшими потерями полного давления. Поставленная цель достигается тем, что изучаются режимы работы волнового компрессора при сжатии воздуха в системе двух ударных волн одного направления и в центрированной изоэнтропической волне. Аналитически исследованы области существования ударно-волновых структур с отраженным разрывом: волной разрежения, ударной волной и слабым разрывом. Слабый отраженный разрыв соответствует наибольшей эффективности сжатия. Получены следующие наиболее важные результаты. Ударно-волновой компрессор с двумя ударными волнами одного направления может работать на оптимальном режиме в диапазоне чисел Маха на входе от 2,089 до 2,46. При этом может быть получена степень сжатия в компрессоре 5,76. Для получения более высокой степени сжатия в одной ступени необходимо переходить к трем и более ударным волнам, что конструктивно сложно. Центрированная волна сжатия может обеспечить степень сжатия в одной ступени до 10-12. Число Маха на входе в колесо компрессора должно составлять от 3,2 до 3,48. При более высоких степенях сжатия образуются нерегулярные ударно-волновые структуры. Численные эксперименты показали, что теоретическая эффективность волнового компрессора выше, чем у традиционного центробежного и осевого, при скорости набегающего потока на входе в компрессор, соответствующей числу Маха, больше 2,2. Значимость результатов заключается в том, что определены границы оптимальных режимов работы при использовании двух типов ударно-волновых структур.