WWW.DISS.SELUK.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА
(Авторефераты, диссертации, методички, учебные программы, монографии)

 

На правах рукописи

Тощаков Александр Михайлович

ИССЛЕДОВАНИЕ ГАЗОДИНАМИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ

СИСТЕМЫ МЕЖТУРБИННОГО ПЕРЕХОДНОГО КАНАЛА И

ДИАГОНАЛЬНОГО СОПЛОВОГО АППАРАТА ПЕРВОЙ СТУПЕНИ

ТУРБИНЫ НИЗКОГО ДАВЛЕНИЯ

Специальность 05.07.05 – Тепловые, электроракетные двигатели и энергоустановки летательных аппаратов

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Рыбинск – 2014 2

Работа выполнена в федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Рыбинский государственный авиационный технический университет имени П. А. Соловьева»

Научный руководитель:

доктор технических наук, доцент Ремизов Александр Евгеньевич

Официальные оппоненты:

Горюнов Иван Михайлович, доктор технических наук, профессор, федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Уфимский государственный авиационный технический университет (Национальный исследовательский университет)», профессор кафедры «Авиационные двигатели»

Буров Максим Николаевич, кандидат технических наук, открытое акционерное общество научно-производственное объединение «Сатурн» г. Рыбинск, главный конструктор по перспективным разработкам

Ведущая организация: Московский авиационный институт (Национальный исследовательский университет), г. Москва

Защита состоится 11.06.2014 г. в 10.00 часов на заседании диссертационного совета Д 212.210.01 в федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Рыбинский государственный авиационный технический университет имени П. А. Соловьева» по адресу: 152934, г. Рыбинск, Ярославская область, ул. Пушкина, 53, ауд. Г-237.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Рыбинский государственный авиационный технический университет имени П. А. Соловьева».

Автореферат разослан 10 апреля 2014 г.

Ученый секретарь диссертационного совета Конюхов Борис Михайлович

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы Разработка современных авиационных газотурбинных двигателей (ГТД) связана с обеспечением требований предъявляемых к их основным показателям (удельная масса двигателя, удельный расход топлива), степени воздействия на окружающую среду, уровню безопасности и надежности. При этом требуемые характеристики ГТД в основном обеспечиваются проведением специальных мероприятий, направленных на улучшение показателей рабочего процесса.

Улучшение показателей турбореактивных двухконтурных двигателей (ТРДД), применяемых в гражданской авиации, обеспечивается увеличением степени повышения давления в компрессоре, температуры газа перед турбиной и степени двухконтурности. В результате увеличения диаметра вентилятора необходимо ограничивать обороты каскада низкого давления из соображений прочности и шумовых характеристик двигателя, что в свою очередь приводит к увеличению среднего диаметра турбины низкого давления (ТНД) и необходимости применения переходного канала между турбинами высокого и низкого давления (рисунок 1). Такое конструктивное решение усложняет течение в проточной части турбины и осложняет задачу получения высокого коэффициента полезного действия (КПД) турбины и двигателя в целом. Межтурбинный переходный канал (МПК) обычно выполняется диффузорным, что является предпосылкой возникновения отрыва потока и приводит к росту в нем потерь кинетической энергии. Потери кинетической энергии (далее потери) в МПК ТВД дополнительно возрастают по той причине, что в газогенераторах современных авиационных двигателей применяются высоконагруженные одноступенчатые турбины высокого давления Диагональный (ТВД), на выходе из которых сохраня- сопловой аппарат ТНД ется остаточная закрутка потока. Кроме того, с ростом диаметра проточной части ТНД уменьшается ее высота, что при- Переходный канал водит к доминирующему влиянию вторичных течений в сопловом аппарате на Рисунок 1 – Турбина перспективного газодинамическую эффективность сис- ТРДД темы МПК – соплового аппарата первой ступени ТНД (МПК – СА1). Применение МПК приводит к увеличению длины валов и расстояния между опорами каскадов низкого давления, что негативно сказывается на их динамических характеристиках. Для уменьшения длины МПК в современных ТНД ТРДД применяют диагональные ступени.

В настоящее время имеются экспериментальные данные и разработаны методы расчета осевых и центростремительных ступеней. Информация по диагональным ступеням в открытой печати практически полностью отсутствует, поэтому газодинамическое исследование аэродинамических характеристик диагональной ступени является актуальной задачей проектирования современных турбин. Сопловые аппараты первой ступени ТНД, устанавливаемые на выходе из МПК, работают в условиях неравномерного поля параметров как в окружном (переменная закрутка потока), так и в радиальном направлении (развитые пограничные слои и отрывные зоны на образующих переходного канала), а также в условиях взаимодействия вторичных течений в межлопаточном канале.

Поэтому необходимо производить исследование системы МПК – СА1 в плане установления характера влияния ее геометрических и аэродинамических параметров на потери энергии потока в системе.

Цель работы: Разработка расчетного метода оценки газодинамической эффективности системы МПК – СА1 для сокращения сроков газодинамической доводки ТНД ТРДД.

Для достижения поставленной цели в работе решались следующие задачи:

1. Выполнить расчетное и экспериментальное исследование течения в системе МПК – СА1 с целью определения характера влияния конструктивного исполнения СА1 и закрутки потока на входе в МПК на газодинамическую эффективность системы.

2. Разработать способ построения обобщенной характеристики системы МПК – СА1 для оценки ее газодинамической эффективности на ранних стадиях аэродинамического проектирования турбины.

3. Разработать рекомендации для использования среды ANSYS CFX на ранних стадиях проектирования для расчета потерь энергии в системе МПК – СА1 с осевым и диагональным сопловым аппаратом.

Научная новизна 1. Получены газодинамические характеристики диагональной системы МПК – СА1 с наклоном проточной части до 10°, позволяющие оптимизировать по газодинамической эффективности осевое расстояние между турбинами высокого и низкого давления на этапе проработки конструктивно-схемного решения турбины ТРДД.

2. Построена обобщенная характеристика системы МПК – СА1 для оценки ее газодинамической эффективности на этапе увязки и согласования параметров турбины и установлены ее определяющие параметры, позволяющие определять потери для различных сочетаний геометрических параметров МПК и СА1.

3. Разработан способ повышения точности оценки потерь энергии в системе МПК – СА1 рассчитанных с помощью коммерческого пакета ANSYS CFX.

На защиту выносятся 1. Результаты исследования аэродинамики модельных кольцевых сопловых аппаратов с диагональной формой проточной части в меридиональном сечении.

2. Экспериментальная зависимость потерь энергии в системе МПК–СА1 с диагональным сопловым аппаратом от угла атаки и толщины профиля лопатки.

3. Обоснование и реализация способа оценки газодинамической эффективности системы МПК – СА1 с помощью трёхмерного расчёта в среде ANSYS CFX.

Практическая полезность и реализация результатов Результаты работы позволяют сформулировать рекомендации по проектированию системы МПК – СА1 для выбора оптимального конструктивного исполнения проточной части ТНД ТРДД с целью повышения ее газодинамической эффективности. Результаты работы могут быть использованы для настройки вычислительного комплекса при проведении оптимизационных численных расчетов течения газа в системах МПК – СА1 ТНД.

Достоверность и обоснованность результатов обеспечивается за счет применения сертифицированного измерительного оборудования, средств для обработки экспериментальных данных и проведения численного анализа, соблюдением критериев подобия. Подтверждается соответствием полученных результатов известным достоверным данным, описаниям и наблюдениям других авторов.

Апробация работы Основные результаты работы были представлены и обсуждались на следующих конференциях:

Международная молодежная конференция «XXXVIII ГАГАРИНСКИЕ ЧТЕНИЯ», Москва, МАТИ, 2012г.

Молодежная конференция «Новые материалы и технологии для ракетнокосмической и авиационной промышленности», Звёздный городок, 2012г.

Всероссийская научно-техническая конференция «Проблемы и перспективы развития авиации и авиастроения в России», Уфа, УГАТУ, 2013г.

XVIII Международный конгресс двигателестроителей. 14-19 сентября, Рыбачье – Украина, 2013г.

Личный вклад автора 1. Проведены экспериментальные исследования и численное моделирование течения в системе МПК–СА1.

2. Предложен и реализован способ построения обобщенной характеристики системы МПК–СА1.

3. Разработаны рекомендации по повышению точности расчета потерь энергии потока в исследуемой системе при использовании программного комплекса ANSYS CFX.

Публикации Основные материалы диссертации опубликованы в 6-и статьях из них 4 в журналах, рекомендованных ВАК.

Структура и объем работы Диссертация изложена на 145-и страницах и включает в себя иллюстрации, 11 таблиц. Работа состоит из введения, 4-х глав, выводов, заключения и списка литературы из 54-х наименований.

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении представлено обоснование актуальности темы диссертационной работы, сформулированы основные задачи исследования, отмечается научная новизна и практическая значимость полученных результатов.

В первой главе проанализированы тенденции формирования облика проточной части турбин современных и перспективных авиационных ГТД. Рассмотрены аэродинамические характеристики МПК. Рассмотрены особенности течения газа в современных турбинных лопаточных венцах. Проведен сравнительный анализ экспериментальных и численных методов исследования, используемых при моделировании течения газа в каналах сложной геометрической формы. Анализ литературных источников выполнен на основе работ Дейча М.Е., Венедиктова В.Д., Веревского В.И., Богомолова Е.Н., Локая В.И., Ремизова А.Е., Вяткова В.В., Карелина О.О., Довжика С. А., Картавенко В. М., Лохманна Р. П., Дыскина Л. М., Sovran G., Klomp E., New W.R., Howard J.H.и др.

Особенности развития ТНД ТРДД непосредственно или косвенно связанны с проблемами МПК. Поскольку современные газовые турбины ТРДД имеют переходный канал, отличительной особенностью облика проточной части перспективных двигателей будет применение диагональных сопловых аппаратов в первых ступенях ТНД.

Как показывает анализ опубликованных работ, параметры потока на выходе из МПК могут быть распределены крайне неравномерно и их изменение в переходном канале зависит от конструктивных параметров канала. Закрутка потока на выходе из ТВД в МПК может не только уменьшаться, но и увеличиваться, следовательно, лопатка первого соплового аппарата ТНД будет работать в условиях неравномерного распределения параметров потока по входу.

В открытой печати нет данных о характеристиках диагональных ступеней. Все характеристики лопаточных венцов, на которых базируются методы профилирования лопаток и оценки параметров ступени турбины, получены в условиях равномерного поля параметров на входе.

Проектирование первой ступени ТНД без учета особенностей течения в системе МПК – СА1 будет приводить к значительным ошибкам и увеличит сроки доводки новых изделий, что крайне неприемлемо в современных экономических условиях. Все это подтверждает актуальность задач, решаемых в данной диссертационной работе.

Во второй главе представлены основные принципы моделирования экспериментального исследования элементов проточной части ГТД; представлено описание экспериментального стенда, моделей, измерительного оборудования. Рассмотрены основные принципы организации измерений, а так же методика испытаний и обработки экспериментальных данных; представлена оценка погрешностей и критерии достоверности результатов. Исследовалась модель системы МПК – СА ТНД, где модель МПК соответствовала геометрическим параметрам современных ТРДД. Значения основных геометрических параметров модели МПК отображены в таблице 1.

Таблица 1 – Геометрические параметры МПК отношение высоты кольцевого канала на входе к осевой длине h1/L 0, отношение высоты кольцевого канала на входе к осевой длине h2/L 0, В работе использовалось несколько типов решеток различного конструктивного исполнения. Два типа решеток выполнялись диагональными, т.е. углы наклона переходного канала и соплового аппарата совпадали. В них были установлены лопаточные венцы с профилями №1 и №2. Профиль №1 по своим геометрическим характеристикам соответствовал охлаждаемой турбинной решетке (применим в случае проектирования охлаждаемого соплового аппарата ТНД или лопатки с совмещенным стоечным узлом). Профиль №2 соответствовал типичной неохлаждаемой сопловой лопатке ТНД. Также модельная установка системы МПК – СА1 оснащалась осевой кольцевой решеткой (вход и выход потока параллелен оси установки) с профилем №1. Численные значения основных геометрических параметров решёток отображены в таблице 2.

Таблица 2 – Геометрические параметры исследуемых решеток.

эффективный угол выхода на среднем радиусе 2эф, ° 18,8 33, При этом диагональные решетки представляли собой полноразмерное кольцо, а осевая – сектор из пяти лопаток, ограниченный по торцевым поверхностям отсечными пластинами. Модели экспериментальных установок представлены на рисунке 2.

Рисунок 2 – Исследуемые модельные установки: а) с диагональными решетками профиль №1 и профиль №2; б) с осевой кольцевой решеткой с профилем №1; 1– подводящий канал; – закручивающая решетка; 3 – диагональная решетка; 4– входная лемниската; 5 – диффузорный переходный канал; 6 – осевая решетка с отсечными пластинами Продувки решеток осуществлялись с помощью аэродинамического стенда на базе центробежного вентилятора ВН-800-0,01 при скорости потока W = м/с и значениях чисел Рейнольдса, определенных по хорде профиля и выходным параметрам потока, для осевой решетки Re1 = 2,15·105 и для диагональных решеток Re2 = 2,21·105, которые соответствуют области автомодельности.

Для обобщения результатов измерений по потерям было необходимо достигнуть одинакового режима течения на спинке лопаток как области течения, наиболее предрасположенной к отрыву. Поэтому в качестве критерия обеспечивающего режим течения на спинке принималось отношение h/hS – высоты межлопаточного канала к высоте смыкания вторичных вихрей в области спинки лопатки. Высота смыкания рассчитывалась по формуле:

где hS – полная высота подъема вторичных масс в выходном сечении решетки, а DВ2 диаметр вторичного вихря в области выхода из решетки. Для исследуемых моделей отношение h/hS находилось в диапазоне от 0,75 до 1,4. Это означает, что вторичные вихри, образовавшиеся из пограничного слоя на торцевых поверхностях МПК, находятся в состоянии взаимодействия между собой. Таким образом, обеспечивается подобие режимов работы решеток.

Входная закрутка потока в переходном канале создавалась закручивающей решеткой в диапазоне от -150 до +150. Траверсирование проводилось в сечениях 1 и 2 (см. рисунок 2). Показания снимались при помощи автоматизированного координатного устройства позволяющего задавать положение точек замера давления в декартовой системе координат при помощи ЭВМ, с последующей обработкой результатов измерений в программе Microsoft Excel. Координатный стенд оснащался датчиками ДДМ-2500ДИ, позволяющими регистрировать избыточное давление в диапазоне 0…2500 Па и датчиком ДДМ-0,25ДИВ, позволяющим измерять избыточное давление и разрежение в диапазоне ±250 Па. Погрешность датчиков не превышала 0,5 %. от измеряемой величины. Замеры избыточного давления производились с помощью приемника полного давления с полусферическим насадком, что обеспечивало нечувствительность к отклонению угла потока относительно оси насадка в диапазоне ±10°. Шаг измерений составлял 2 мм в радиальном направлении и 10 в окружном. Для определения параметров в одной точке производилось измерений мгновенных значений избыточного давления с временным интервалом 0,5 с, после чего показания датчика осреднялись. Таким образом, измерялось поле полных давлений на выходе из решетки, и рассчитывался коэффициент потерь кинетической энергии по соотношению:

где W2t, W2 – соответственно теоретическая и действительная скорости потока за решеткой; р2 – статическое давление на выходе из модели (принималось равным атмосферному); р*2 – полное давление потока давление на выходе из модели; р*1 – полное давление перед переходным каналом. Подтверждение достоверности экспериментальных данных обеспечивалось системой их проверок.

Погрешность определения потерь по (2) составила ±6%.

В третьей главе представлены результаты экспериментального исследования и проведен их анализ. Сделаны выводы о влиянии входной закрутки на работу системы МПК – СА1 ТНД. Основные результаты в виде распределения коэффициентов потерь по высоте выходного сечения межлопаточного канала решетки, полученных осреднением поля потерь по площади, показаны на рисунках 3,4,5.

Из сопоставления этих данных видно, что во всех случаях у втулочного сечения наблюдается значительная область с увеличенными потерями кинетической энергии. Это объясняется (при данных геометрических параметрах диффузорного переходного канала) наличием отрывной зоны по втулке на входе в сопловой аппарат. В этой области так же увеличивается интенсивность вторичных течений изРисунок 3 – Распределение потерь по высоте за большей толщины пограничного слоя. Если сравнить распределение межлопаточного канала в модели с диагональной решеткой (профиль №1) при различной потерь в диагональных решетках то, можно сделать вывод о том, что характер распределения потерь практически одинаков.

Распределение потерь на периферии системы МПК – СА1 соответствует распределению потерь в кольцевой турбинной решетке. Периферийная область также более устойчива и к входной закрутке потока. Наибольшие проблемы №1) из-за большей толщины профиля имеет место более значительный отрыв по втулке и, соответственно, более высокие значения потерь. Наличие входной закрутки потока всегда ухудшает параметры течения в системе МПК – СА1.

межлопаточного канала в модели с осевой ре- зующей МПК.

шеткой (профиль №1) при различной входной Для оценки суммарных потерь поля коэффициентов осреднялись по площади. В работах А.Е. Ремизова была получена зависимость i = f(h/аГ) как функция геометрических параметров решетки (аГ – ширина горла).

где iп – поточный угол атаки; iа – аэродинамический угол атаки (угол между критической струйкой тока и фронтом решетки). Соискатель преобразовал её к виду i = f(h/hS), который характеризует влияние аэродинамических особенностей потока в системе МПК – СА1 на потери энергии.

i = 11,14(h/hS)5-77,543(h/hS)4+205,54(h/hS)3-254,43(h/hS)2+138,7(h/hS)-17,34 (3) Необходимость данного преобразования вызвана тем, что в случае аэродинамически длинных лопаток (h/hS 1,5) iа iп (рисунок 6 б), а в случае аэродинамически коротких лопаток (h/hS 1,5) iа iп из-за влияния вторичных течений в СА. Поэтому в диссертации предлагается строить обобщенную характеристику системы МПК – СА1 в зависимости от аэродинамического угла атаки iа, который интегрирует аэродинамические характеристики как МПК, так и СА. Полученная с учетом вышесказанного обобщенная характеристика представлена на рисунке а, где min – минимальные потери кинетической энергии. При этом данная характеристика является универсальной, поскольку ее вид при небольших углах атаки соответствует уже известным характеристикам плоских турбинных решеток и профилированных стоек МПК (рисунок 6 б). Откуда видно, что Рисунок 5 – Распределение потерь по высоте чувствительность лопаточных вен- межлопаточного канала в модели с диагональцов к изменению аэродинамиче- ной решеткой (профиль №2) при различной ского угла определяется степенью конфузорности.

Сравнение полученных характеристик исследуемых модельных Рисунок 6 – Обобщенные характеристики по аэродинамическому углу атаки: а) для исследуемых моделей с кольцевыми турбинными решетками: – диагональная №1; – осевая №1; – диагональная №2; б) для плоских решеток: ––– – турбинных лопаток установок с различными профилями лопаточных венцов и наклоном проточной части показало, что чувствительность системы МПК–СА1 к изменению угла атаки зависит от наклона проточной части (диагональности), поскольку с ростом угла наклона уменьшается степень конфузорности СА, а также от параметров пограничных слоёв на образующих МПК и геометрии профиля лопатки СА, которые определяют степень отклонения критической струйки тока. Максимально возможное увеличение потерь по углу атаки в системе МПК–СА1 составляет /min= 1,24 независимо от наклона проточной части и геометрии СА.

В четвертой главе представлены математические модели и расчетные сетки экспериментальных установок, заданы граничные условия и определены программные средства. Представлены основные результаты численного моделирования. Проведен сравнительный анализ результатов расчета и данных, полученных в ходе эксперимента. Сделаны выводы и практические рекомендации по применению численного расчета систем МПК–СА1 при проектировании турбин ТРДД.

При создании математических моделей исследуемых систем сохранялось полное соответствие экспериментальным моделям. Численный анализ основывался на решении системы уравнений Навье – Стокса в дифференциальной форме, осредненных по Рейнольдсу. В качестве инструмента исследования использовался программный пакет ANSYS CFX 14.5, принцип действия которого основан на методе конечных объемов при неявном алгоритме интегрирования. Рассматривалось пространственное течение теплопроводного сжимаемого вязкого турбулентного газа.

Результаты расчета выводились в виде полей коэффициентов потерь в секторе, охватывающем площадь выходного сечения межлопаточного канала, а затем пересчитывались в распределение потерь по высоте. Сравнение экспериментальных данных с расчетными представлено на рисунках 8-13.

Рисунок 8 – Поля коэффициентов потерь в модели с диагональной кольцевой решеткой №1(без входной закрутки) полученные в ходе расчета (слева) и эксперимента (справа) Рисунок 9 – Поля коэффициентов потерь кинетической энергии в осевой кольцевой решетке №1 (без входной закрутки) полученные в ходе расчета (слева) и эксперимента (справа) Рисунок 10 – Поля коэффициентов потерь кинетической энергии в диагональной кольцевой решетке №2 (без входной закрутки) полученные в ходе расчета (слева) и Рисунок 11 – Распределение Рисунок 12 – Распределение Рисунок 13 – Распределение коэффициентов потерь кине- коэффициентов потерь ки- коэффициентов потерь кинетической энергии по высоте нетической энергии по вы- тической энергии по высоте канала в диагональной коль- соте канала в диагональной канала в осевой кольцевой цевой решетке профиль №1 кольцевой решетке профиль решетке профиль №1 (без (без входной закрутки) №2 (без входной закрутки) входной закрутки) Сравнительный анализ показал существенные различия в распределении потерь на выходе из системы МПК–СА1 полученных экспериментальным и расчетным путем. Уровень потерь в расчете оказался наиболее занижен на втулке, что говорит о некорректности расчета потерь в условиях предотрывного и отрывного состояния пограничного слоя на нижней торцевой поверхности, которое имеет место в эксперименте. Такое различие расчета и эксперимента во втулочной области объясняется тем, что на сегодняшний день методы конечноэлементного численного анализа, основанные на применении коммерческих пакетов нуждаются в дополнительной верификации в том случае, когда имеется развитое отрывное течение.

Рисунок 14 – Распределение Рисунок 15 – Распределение Рисунок 16 – Распределение разности экспериментального разности экспериментального разности экспериментального и расчетного коэффициента и расчетного коэффициента и расчетного коэффициента потерь по высоте канала в потерь по высоте канала в диа- потерь по высоте канала в диагональной кольцевой гональной кольцевой решетке осевой кольцевой решетке решетке №1 при различной №2 при различной входной за- №1 при различной входной Анализ разности результатов эксперимента и расчета = эксперимент расчет в зависимости от закрутки потока на входе в модели (рисунки 14-16) показал, что максимальное расхождение результатов эксперимента с расчетом по коэффициенту потерь варьируется для исследуемых моделей от 20 до 80%. Причем во всех моделях экстремум наблюдается в области от 10 до 20% высоты межлопаточного канала у втулки.

Исходя из этого предлагается следующая система коррекции результатов численного расчета основанная на анализе разницы между расчетным и экспериментальным значением потерь в различных областях межлопаточного канала. В выходном сечении визуально наблюдаются две области потока, которые можно условно назвать периферийной и втулочной. Граница между данными областями проходит на среднем радиусе выходного сечения. Поскольку в периферийной области потери находятся на уровне допустимой погрешности численного расчета, то коррекцию результатов расчета необходимо производить с помощью поправочного коэффициента только для втулочной области, где уровень потерь значительно занижен. Тогда потери в системе МПК СА1 предлагается определять с помощью следующего соотношения:

где расчI и расчII – средние расчетные потери соответственно в периферийной и втулочной половине на выходе из межлопаточного канала; k – поправочный коэффициент.

Было установлено, что поправочный коэффициент на который необходимо увеличивать потери в расчетной втулочной области зависит от степени конфузорности межлопаточного канала решетки и от величины диагональности. При этом очевидно, что увеличение диагональности приводит к уменьшению конфузорности. Зависимости поправочного коэффициента представлены на рисунке 17.

Рисунок 17 – Зависимость поправочного коэффициента k от степени конфузорности межлопаточного канала решетки kг = F1/F2 и угла наклона проточной части Выше предложенная система коррекции была опробована на данных полученных в работе J. Gier. Геометрические характеристики модельных установок данного исследования представлены в таблице 3.

Таблица 3 – Геометрические характеристики модельных установок для коррекции результатов численного моделирования В результате средний поправочный коэффициент по данным автора составил (k =0°+ k =10°)/2 = 1,3. При этом поправочный коэффициент, полученный при анализе результатов экспериментального и численного исследования представленных в работе J. Gier составил k = 1,2.

Таким образом, данная проверка, показала, что предложенный способ обеспечивает достаточную точность при коррекции результатов численного моделирования системы МПК – СА1 с различными геометрическими параметрами.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

По результатам проведенных исследований можно сделать следующие выводы:

1. При проектировании ТНД с диагональным сопловым аппаратом его газодинамическую эффективность необходимо определять только в системе с МПК.

2. Основным источником потерь в системе МПК – СА1 является отрыв потока на втулочной образующей МПК, который приводит к росту потерь во втулочной области соплового аппарата. Дать расчётную оценку этому росту потерь можно только за счёт введения эмпирических поправочных коэффициентов.

3. Получены эмпирические поправочные коэффициенты для расчёта среднего значения коэффициента потерь энергии и его распределения по высоте проточной части для двух различных профилей лопаток соплового аппарата (низкореактивная решётка с толстым профилем и высокореактивная решётка с тонким профилем) и двух форм меридионального сечения проточной части (осевой и диагональной). Они позволяют использовать для аэродинамического проектирования системы МПК – СА1 программный пакет ANSYS CFX при условии задания SST модели турбулентности.

4. На этапе выполнения аэродинамического проекта ТНД профилирование лопаток соплового аппарата первой ступени следует выполнять с использованием обобщённой характеристики, построенной в координатах относительных потерь по аэродинамическому углу атаки.

5. Обобщающим параметром характеристики для соплового аппарата с аэродинамически длинными лопатками является геометрическая конфузорность или степень реактивности, а для соплового аппарата с аэродинамически короткими лопатками является максимальная толщина профиля лопатки.

СПИСОК ПУБЛИКАЦИЙ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

Публикации в изданиях, рекомендованных ВАК:

1. Тощаков, А. М. Исследование аэродинамических характеристик системы межтурбинного переходного канала и соплового аппарата турбины низкого давления [Текст] / А. М. Тощаков, В. В. Вятков, Б. М. Конюхов, А. Е.

Ремизов // Вестник РГАТУ имени П.А. Соловьева. – Рыбинск, 2012. – № 1(22). – С. 2. Тощаков, А. М. Исследование влияния выдува на корытце профиля на аэродинамическую эффективность сопловых аппаратов газовых турбин [Текст] / А. М. Тощаков, В. В. Вятков, Н. Н. Ковалева // Фундаментальные и прикладные проблемы техники и технологии. – Орел: ГТУОрел Университет, 2011. – № 1(285). – С. 25 – 29.

3. Тощаков, А. М. Влияние выхода охладителя на углы выхода потока в сопловых аппаратах газовых турбин [Текст] / А. М. Тощаков, В. В. Вятков, Н. Н.

Ковалева // Вестник РГАТА имени П.А. Соловьева. – Рыбинск, 2011. – Часть 1, № 2(20). – С. 72 – 76.

4. Тощаков, А. М. Исследование влияния выдува охладителя на потери в сопловых аппаратах газовых турбин [Текст] / А. М. Тощаков, В. В. Вятков, Н. Н.

Ковалева // Вестник РГАТА имени П.А. Соловьева. – Рыбинск, 2010. – № 1(16). – С.

78 – 84.

В других изданиях:

5. Тощаков, А. М. Исследование сопловых аппаратов ТНД в условиях совместной работы с межтурбинным переходным каналом при наличии входной закрутки [Текст] / А. М. Тощаков, В. В. Вятков, А. Е. Ремизов // ВIСНИК двигунобудування. – Запорожье: АО «Мотор Сич», 2013. – № 2 – С. 57 – 62.

6. Тощаков, А. М. Аэродинамические характеристики сопловых аппаратов ТНД работающих совместно с межтурбинным переходным каналом [Текст] / А. М. Тощаков // Сборник научных докладов «XXXVIII ГАГАРИНСКИЕ ЧТЕНИЯ» Международной молодежной конференции 10-14 апреля 2012 года.

– Москва: МАТИ, 2012. – С. 234-236.

7. Тощаков, А. М. Особенности аэродинамических характеристик турбинных лопаточных венцов с диагональным сечением проточной части [Текст] / А. М. Тощаков // Сборник материалов молодежной конференции «Новые материалы и технологии для ракетно-космической и авиационной промышленности», июнь 2012 года. – Звёздный городок, 2012. – С. 275-278.

8. Тощаков, А. М. Влияние выдува охладителя на угловые характеристики сопловых аппаратов газовых турбин [Текст] / А. М. Тощаков, В. В. Вятков, Н. Н.

Ковалева // Сборник статей «Наука и технологии» материалы XXXI Всероссийской конференции 14-16 июня 2011 года. – Миасс, 2011. – С. 65-67.

9. Тощаков, А. М. Влияние угла атаки на характеристики диагональных турбинных решеток применительно к сопловому аппарату первой ступени турбины низкого давления [Текст] / А. М. Тощаков // «Проблемы и перспективы развития авиации и авиастроения в России» Всероссийская научно-техническая конференция, 17 мая 2013 года. – Уфа: УГАТУ, 2013. – С. 189-194.



 


Похожие работы:

«Горелов Валерий Александрович РАЗРАБОТКА МЕТОДОВ И СРЕДСТВ ЭФФЕКТИВНОГО ВЫБОРА РЕЖИМОВ РЕЗАНИЯ ТРУДНООБРАБАТЫВАЕМЫХ МАТЕРИАЛОВ НА ОСНОВЕ ТЕРМОСИЛОВЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ПРОЦЕССОВ АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук Специальность 05.03.01 – Технологии и оборудование механической и физикотехнической обработки Москва, 2007 Работа выполнена в Московском государственном технологическом университете СТАНКИН Научный консультант :...»

«КОВАЛЕВ АЛЕКСЕЙ ЮРЬЕВИЧ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ УРАВНОВЕШЕННОСТИ ВЫСОКОСКОРОСТНЫХ РОТОРОВ С МАГНИТНЫМИ ПОДШИПНИКАМИ НА ОСНОВЕ КОМПЕНСАЦИОННОГО МЕТОДА СБОРКИ Специальность 05.02.08 – Технология машиностроения АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Рыбинск – 2013 Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования Пермский национальный исследовательский...»

«ЧЕРЕПАНОВ АНАТОЛИЙ ПЕТРОВИЧ МЕТОД ПРОГНОЗИРОВАНИЯ РЕСУРСА СОСУДОВ И АППАРАТОВ ПО КОРРОЗИОННОМУ ИЗНОСУ, СТЕПЕНИ ОПАСНОСТИ И ОБЪЕМАМ ТЕХНИЧЕСКОГО ДИАГНОСТИРОВАНИЯ Специальность: 05.02.13 – Машины, агрегаты и процессы (по отраслям) Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук Ангарск - 2013 2 Работа выполнена в Научно-диагностическом центре Открытого акционерного общества Ангарская нефтехимическая компания ОАО НКОСНЕФТЬ. Научный консультант :...»

«КУДРЕВАТЫХ Андрей Валерьевич ОБОСНОВАНИЕ МЕТОДОВ И ПАРАМЕТРОВ ДИАГНОСТИРОВАНИЯ РЕДУКТОРОВ ЭКСКАВАТОРНО-АВТОМОБИЛЬНЫХ КОМПЛЕКСОВ Специальность 05.05.06 – Горные машины АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Кемерово – 2010 1 Работа выполнена в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования Кузбасский государственный технический университет Научный руководитель : доктор технических наук, профессор Хорешок...»

«АБДУЛИН Арсен Яшарович МЕТОДИКА МОДЕЛИРОВАНИЯ РАБОЧЕГО ПРОЦЕССА ВОДОМЕТНЫХ ДВИЖИТЕЛЕЙ СКОРОСТНЫХ СУДОВ Специальность: 05.04.13 – Гидравлические машины и гидропневмоагрегаты АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Уфа – 2014 Работа выполнена на кафедре Прикладная гидромеханика Федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования Уфимский государственный авиационный технический...»

«БУРДЫГИНА ЕКАТЕРИНА ВАЛЕРЬЕВНА ПОВЫШЕНИЕ ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНОСТИ ТЕПЛОТЕХНИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ УСТАНОВОК ПЕРВИЧНОЙ ПЕРЕРАБОТКИ НЕФТИ Специальность 05.02.13 – Машины, агрегаты и процессы (Машиностроение в нефтеперерабатывающей отрасли) АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Уфа - 2003 2 Работа выполнена в Уфимском государственном нефтяном техническом университете. Научный руководитель доктор технических наук, профессор Байков Игорь...»

«УДК 621.787.4 АНТОНОВА ЕЛЕНА НИКОЛАЕВНА ПРОГНОЗИРОВАНИЕ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ШЕРОХОВАТОСТИ И ФОРМЫ МИКРОРЕЛЬЕФА ПОВЕРХНОСТИ ПРИ УПРОЧНЯЮЩЕЙ ПНЕВМОЦЕНТРОБЕЖНОЙ ОБРАБОТКЕ ОТВЕРСТИЙ Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук по...»

«Павлов Владимир Павлович МЕТОДОЛОГИЯ ЭФФЕКТИВНОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ ОДНОКОВШОВЫХ ЭКСКАВАТОРОВ Специальность: 05.05.04 – Дорожные, строительные и подъемно-транспортные машины Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук Москва – 2008 2 • Работа выполнена в Федеральном государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования Сибирский федеральный университет, г. Красноярск • Научный консультант : доктор технических наук,...»

«Соколов Анатолий Михайлович ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ЭКСПЛУАТАЦИИ СНЕГОУБОРОЧНОЙ ТЕХНИКИ С УЧЁТОМ СЛОИСТОСТИ СНЕЖНОГО ПОКРОВА Специальность 05.05.04 – Дорожные, строительные и подъёмно-транспортные машины Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук _ Нижний Новгород - 2007 Работа выполнена на кафедре Строительные и дорожные машины Нижегородского государственного технического университета (НГТУ) Научный руководитель : доктор технических наук,...»

«КЛИЧКО ВЛАДИСЛАВ ВЛАДИМИРОВИЧ ГИДРОАЭРОДИНАМИКА НЕСУЩЕГО КОМПЛЕКСА АМФИБИЙНЫХ СУДОВ НА ВОЗДУШНОЙ ПОДУШКЕ И МЕТОДЫ ДОСТИЖЕНИЯ ЗАДАННЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ПОДДЕРЖАНИЯ, ОСТОЙЧИВОСТИ, ХОДКОСТИ И МОРЕХОДНОСТИ ЭТИХ СУДОВ Специальность 05.08.01 – теория корабля и строительная механика Автореферат диссертации на соискание учёной степени доктора технических наук САНКТ-ПЕТЕРБУРГ 2009 Работа выполнена в ЦНИИ им. акад. А.Н.Крылова Официальные оппоненты : доктор технических наук, профессор...»

«Дормидонтов Алексей Константинович СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ЗОЛОТНИКОВОЙ КАМЕРЫ ПЕРИОДИЧЕСКОГО СГОРАНИЯ ДЛЯ ПОВЫШЕНИЯ ЛОБОВОЙ ТЯГИ ПУЛЬСИРУЮЩИХ РЕАКТИВНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ Специальность 05.07.05 – Тепловые, электроракетные двигатели и энергоустановки летательных аппаратов Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Рыбинск – 2012 2 Работа выполнена в федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования...»

«КРУСАНОВ Виктор Сергеевич РОБОТИЗИРОВАННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ЛОКАЛИЗАЦИИ И ДЕЗАКТИВАЦИИ РАДИОАКТИВНЫХ ПРОСЫПЕЙ И ПРОЛИВОВ Специальность 05.02.05 – роботы, мехатроника и робототехнические системы Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Санкт-Петербург 2005 Работа выполнена в ГОУ ВПО Санкт-Петербургский государственный политехнический университет Научный руководитель : -доктор технических наук, старший научный сотрудник Маленков Михаил Иванович...»

«МАЖИТОВ БАХРИДДИН ЖАМИЛОВИЧ МЕТОДЫ СНИЖЕНИЯ ТОКСИЧНОСТИ ОТРАБОТАВШИХ ГАЗОВ ДИЗЕЛЯ И ТЕПЛОНАГРУЖЕННОСТИ ТОРМОЗНОЙ СИСТЕМЫ АВТОМОБИЛЕЙ ПРИ ЭКСПЛУАТАЦИИ В ГОРНЫХ УСЛОВИЯХ Специальности: 05.04.02 - Тепловые двигатели 05.22.10 - Эксплуатация автомобильного транспорта АВТОРЕФЕРАТ Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук Санкт-Петербург 2011 2 Работа выполнена в ФГОУ ВПО Санкт – Петербургский государственный аграрный университет Научные руководители:...»

«ПОПОВ Юрий Андреевич СОЗДАНИЕ МЕТОДИКИ ГАЗОДИНАМИЧЕСКОГО РАСЧЕТА, ОПТИМИЗАЦИЯ И АНАЛИЗ ПРОТОЧНОЙ ЧАСТИ ОСЕВЫХ КОМПРЕССОРОВ И СТУПЕНЕЙ Специальность: 05.04.06 – вакуумная, компрессорная техника и пневмосистемы АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Санкт-Петербург – 2010 Работа выполнена в государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования Санкт-Петербургский государственный политехнический университет...»

«ШУВАЕВ Вячеслав Георгиевич АДАПТИВНОЕ УПРАВЛЕНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМ ПРОЦЕССОМ УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ЗАПРЕССОВКИ НА ОСНОВЕ ДИНАМИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ФОРМИРУЕМЫХ СОЕДИНЕНИЙ Специальности: 05.02.08 – Технология машиностроения АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук Самара – 2013 2 Работа выполнена на кафедре автоматизации производств и управления транспортными системами федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего...»

«Огневенко Евгений Сергеевич ПОВЫШЕНИЕ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ ОБРАБОТКИ ОТВЕРСТИЙ ПУТЕМ ВЫБОРА ОПТИМАЛЬНЫХ РЕЖИМОВ РЕЗАНИЯ НА ОСНОВЕ АНАЛИЗА ДИНАМИКИ ПРОЦЕССА СВЕРЛЕНИЯ Специальности: 05.02.08 – Технология машиностроения, 05.02.07 – Технология и оборудование механической и физико-технической обработки АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Барнаул – 2010 Работа выполнена в ГОУ ВПО Алтайский государственный технический университет им. И.И...»

«ДЯТЧЕНКО СЕРГЕЙ ВАСИЛЬЕВИЧ РАЗРАБОТКА МЕТОДОВ ПРОЕКТНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ НОРМАТИВНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ВИБРАЦИИ НА СУДАХ ПРОМЫСЛОВОГО ФЛОТА Специальности: 05.08.03 – Проектирование и конструкция судов 05.08.01 – Теория корабля и строительная механика Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук Калининград Диссертационная работа выполнена на кафедре...»

«Орлов Сергей Васильевич ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ШЛИФОВАНИЯ ТОРЦОВ КОЛЕЦ КРУПНОГАБАРИТНЫХ ПОДШИПНИКОВ ПУТЁМ УПРАВЛЕНИЯ ОСЕВОЙ УПРУГОЙ ДЕФОРМАЦИЕЙ 05.02.07 – Технология и оборудование механической и физико-технической обработки АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Волгоград – 2013 2 Работа выполнена на кафедрах Технология и оборудование машиностроительных производств и Механика Волжского политехнического института (филиала) федерального...»

«Гун Валентина Сергеевна УЛУЧШЕНИЕ ДИНАМИКИ И ЭКОЛОГИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ПЕРЕХОДНЫХ ПРОЦЕССОВ ДИЗЕЛЯ С ЭЛЕКТРОННЫМ УПРАВЛЕНИЕМ ПОДАЧИ ТОПЛИВА Специальность 05.04.02 – Тепловые двигатели Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Челябинск 2009 Диссертация выполнена на кафедре Электротехника Южно-Уральского государственного университета ( ЮУрГУ, г.Челябинск ). Научный руководитель – доктор технических наук, профессор Морозова В.С. Официальные...»

«Дрыгин Михаил Юрьевич РАЗРАБОТКА СТАЦИОНАРНОГО ДИАГНОСТИЧЕСКОГО КОМПЛЕКСА ДЛЯ ОДНОКОВШОВЫХ КАРЬЕРНЫХ ЭКСКАВАТОРОВ Специальность 05.05.06- Горные машины АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Кемерово - 2012 Работа выполнена в Федеральном государственном образовательном бюджетном учреждении высшего профессионального образования Кузбасский государственный технический университет имени Т.Ф. Горбачева Научный руководитель : доктор...»














 
© 2013 www.diss.seluk.ru - «Бесплатная электронная библиотека - Авторефераты, Диссертации, Монографии, Методички, учебные программы»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.