Автоматизированное проектирование малорасходных турбоприводов с осесимметричными соплами на базе интегрированных САПР

Автоматизированное проектирование малорасходных турбоприводов с осесимметричными соплами на базе интегрированных САПР

Автор: Морозова, Нина Тихоновна

Шифр специальности: 05.08.05

Научная степень: Кандидатская

Год защиты: 2006

Место защиты: Владивосток

Количество страниц: 229 с. ил.

Артикул: 3305349

Автор: Морозова, Нина Тихоновна

Стоимость: 250 руб.

Автоматизированное проектирование малорасходных турбоприводов с осесимметричными соплами на базе интегрированных САПР  Автоматизированное проектирование малорасходных турбоприводов с осесимметричными соплами на базе интегрированных САПР 

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ.
ГЛАВА 1. Состояние вопроса и задачи исследования.
1.1. Основные направления совершенствования малорасходных турбоприводов. I
1.2. Современные проблемы автоматизированного проектирования турбоприводов в составе судовых энергетических установок.
1.3. Анализ существующих САПР различного направления
1.4. Методы и системы, позволяющие повысить эффективность автоматизированного проектирования судовых турбоприводов.
1.5. Цель и задачи работы
ГЛАВА 2. Математическая, геометрическая и оптимизационная
модели судовых МРТ с осесимметричными соплами
2. 1. Оптимизация газодинамических и геометрических характеристик парциальных МРТ
2.1.1. Постановка задачи.
2.1.2. Построение оптимизационной модели.
2.1.3. Результаты численного эксперимента
2. 2. Математическая модель МРТ на основе прямой задачи тур
оиинои ступени
2.2. 1. Математическая модель МРТ
2. 2. 2. Метод решения прямой задачи турбинной ступени
2.2. 3. Апробация математической модели парциальных МРТ
2. 3. Геометрическая модель соплового аппарата с осесимметрич
ными соплами
2. 3. 1. Газодинамическое обоснование геометрической модели соплового аппарата.
2. 3. 2. Трехмерная геометрическая модель соплового аппара
та с осесимметричными соплами.
2.3. 3. Геометрическая модель сечения сопла турбины Ч
2. 3. 4. Проверка работоспособности геометрической модели соплового аппарата МРТ
2. 4. Оптимизационная модель судовой МРТ с осесимметричными соплами с учетом конструкторскотехнологических ограничений
Выводы по второй главе
ГЛАВА 3. Компьютерное моделирование элементов САПР судовых
гурбоприводов.
3.1. Разработка системы автоматизированного проектирования судовых центробежных насосов ЦЕНТР
3.2. Разработка алгоритмов и программ.
3. 2. 1. Предварительный расчет.
3.2. 2. Расчет основных параметров рабочего колеса
3. 2. 3. Геометрический и гидравлический расчет методом по следовательных приближений
3. 2. 4. Построение плана скоростей.
3. 3. Автоматизация профилирования меридионального сечения рабочего колеса
Выводы по третьей главе
ГЛАВА 4. Средства повышения эффективности автоматизированного проектирования судовых турбоприводов
4. 1. Структура программно комплекса для повышения эффективности автоматизированного проектирования судовых турбоприводов .
4. 2. Предметноориентированные программные приложения для повышения эффективности автоматизированного проектирования
4. 2.1. Программы моделирования резьбовых соединений
4. 2. 2. Программы дополнительных команд АЫоСАБ
4. 2. 3. Программы геометрического моделирования деталей запорной арматуры трубопроводов.
4. 3. Разработка автоматизированного комплекса для изучения графической дасщтлиныбазовой для любого процесса проектирования
Выводы по четвертой главе
ЗАКЛЮЧЕНИЕ . I
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
ПРИЛОЖЕНИЯ
ОСНОВНЫЕ УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ, ИНДЕКСЫ И
СОКРАЩЕНИЯ
Условные обозначения
1. Параметры и характеристики энергетических установок и их элементов
7 массовый расход рабочего тела
У мощность
М момент на валу турбины
Я перепад энтальпий к энтальпия
ко предполагаемый перепад энтальпий на ступень
2, Я количество подведенной теплоты п частота вращения г КПД ступени турбины ц коэффициент расхода
Рк коэффициент момента количества движения
р коэффициент скорости соплового аппарата сопла у коэффициент скорости рабочей решетки и окружная скорость со угловая скорость
Со условная скорость, рассчитанная по полному изоэнтропийному перепаду на ступень
иСо характеристическое число
термодинамическая степень реактивности
коэффициент потерь энергии
яг степень расширения в турбине ступени
т Ро перепад давлений в ступени
т время.
2. Геометрические характеристики проточной части турбины и ее элементов
и, 2, г оси координат, соответствующие направлению окружной скорости и, оси турбины г и радиусу г в степень парциальности
О диаметр ступени
длина лопатки вдоль радиуса
Ь хорда профиля
В ширина решетки, измеренная вдоль оси г. шаг решетки
Я площадь проходных сечений
Рвых IРкр отношение площадей сечений сопловых аппаратов выходного к критическому
с геометрическая степень расширения в сопле гс число сопел соплового аппарата а горло решетки
5Г радиальный зазор у периферии рабочей решетки
8г осевой межвенцовый зазор между лопатками соплового аппарата и рабочего колеса
А толщина входной кромки лопатки
А2 толщина выходной кромки лопатки
л, углы входа и выхода потока в рабочей решетке
СС, а углы входа и выхода потока рабочего тела в сопловой решетке у угол раскрытия проточной части г степень перерезывания.
3. Кинематические характеристики потока
С абсолютная скорость
IV относительная скорость
угол между положительным направлением оси и проекцией вектора относительной скорости на плоскости
а угол между положительным направлением оси и проекцией вектора абсолютной скорости на плоскости
угол поворота потока в решетке, угол раскрытия сопла
I угол атаки.
4. Критерии и газодинамические параметры потока
число Рейнольдса
М число Маха
X относительная скорость отношение скорости потока к критической скорости
Р давление
Гтемпература р плотность и удельный объем
газовая постоянная к показатель изоэнтропы.
5. Индексы
в внутренний
и окружной
оптимальный
i минимальный
x максимальный
теоретический, термический
ср средний
к корневое сечений, конструктивный п периферийное сечение
0 сечение перед сопловым аппаратом
1 сечение между сопловым аппаратом и рабочим колесом, сопловая решетка
2 сечение за рабочим колесом, рабочая решетка пр профильные
полные параметры
осредненный, относительный г геометрический, горло е эффективный кр критический, кромочные р расчетный, рабочая решетка см параметры смеси отс параметры утечки в проточной части поде параметры подсоса в проточную часть
осевой зазор
рад радиальный зазор акт активная дуга неакт неактивная дуга из изоэнтропийный.
Основные параметры судовых центробежных насосов
п частота вращения рабочего колеса
0 объемная производительность насоса
Н напор насоса
п5 коэффициент быстроходности насоса
0ср приведенный диаметр входа в колесо тг гидравлический КПД
оъ объемный КПД КПД подачи гм механический КПД гп полный КПД
мощность, потребляемая насосом
м максимальная мощность насоса при й перегрузке р плотность перекачиваемой жидкости
со угловая скорость рабочего колеса
М крутящий момент на валу насоса
диаметр вала насоса
концевой диаметр втулки рабочего колеса
i расчетная производительность колеса насоса.
Сокращения
СА сопловой аппарат
ОС одиночное колесо
РК рабочее колесо
СЛ сопловая лопатка
РЛ рабочая лопатка
РР рабочая решетка
ПЧ проточная часть
РТ рабочее тело
АЭУ автономная энергетическая установка
МРТ малорасходная турбина
КПД коэффициент полезного действия
ГТД газотурбинный двигатель
ГТУ газотурбинная установка
ПТУ паротурбинная установка
ЭУ энергетическая установка
МПА морской подводный аппарат
МРТП малорасходный турбопривод
САПР система автоматизации проектирования
системы предназначены для автоматизации конструкторских работ САЕ инженерный анализ с применением компьютера
САМ производство с применением компьютера.
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность


Другие ее преимущества утилизация теплоты отработавшего рабочего тела, отсутствие кривошипношатунного механизма, легкость соединения с лопаточными насосами, энергетическая эффективность, масса и габариты, маневренность, автономность и др. Основные свойства судовых турбоприводов определяются их назначением, надежностью и живучестью, технологичностью, приспособленностью к обслуживанию экипажем машинной команды, экономической эффективностью и др. Судовые энергетические установки представляют сложную систему, состоящую из многих агрегатов, аппаратов и систем, связанных одним процессом преобразованием химической энергии топлива в механическую. На сегодняшний день актуально создание малогабаритных двигателей для автономных подводных аппаратов , , 4. Большинство из них являются уменьшенной копией реально существующих двигателей, применяемых в судостроении. В настоящее время в сверхзвуковых малорасходных турбинах применяются сопловые аппараты двух типов сопловые аппараты, составленные из осесимметричных круглых и прямоугольных сопел. Малоразмерные осевые турбины с осесимметричными соплами обладают рядом преимуществ перед турбинами с лопаточным направляющим аппаратом с точки зрения их экономичности и технологичности ,. Сопловой аппарат в структуре малоразмерных осевых ступеней занимает особое место, так как именно в сопловом аппарате скорость рабочего тела достигает своего максимального значения, соответствующего перепаду энтальпий на турбину, и значительно превосходит относительную его скорость в рабочем колесе. От совершенства сверхзвукового соплового аппарата в значительной степени зависит эффективность работы сверхзвуковой турбинной ступени. Сопловые аппараты малоразмерных ступеней, как правило, выполняются с осесимметричными соплами, что значительно уменьшает трудоемкость их изготовления, так как сопла могут быть выполнены сверлением. Эффективность таких аппаратов сравнима с эффективностью лопаточных направляющих аппаратов, а при числе Мц1,5 явно превосходят их. Преимущество сопловых аппаратов данного типа можно объяснить отсутствием поворота потока в проточной части сопла, следовательно, поток на выходе из сопла более равномерный и на расчетных режимах, и режимах, близких к ним. Волновые потери в осесимметричных соплах отсутствуют, так как истечение происходит без скачков уплотнения. Лаваля , 6, , 2. Теоретические исследования параметров пространственных течений основаны на решении уравнений газовой динамики. В зависимости от применяемых методов расчета в основном численных параметров потока различают прямые и обратные задачи. Решение прямой задачи позволяет определить параметры потока при заданной геометрии , 6. При решении обратной задачи теории сопла определяется семейство линий тока, соответствующих заданному распределению скорости или давлений на оси. Для определения течения в заданном контуре сопла прямая задача можно, варьируя параметры, характеризующие распределение скорости давления, подобрать их так, чтобы форма некоторой линии тока с допустимой погрешность соответствовала заданному контуру. Потери в осесимметричных соплах существенно зависят и от конфигурации каналов сопловых аппаратов, подводящих рабочее тело к соплам. Анализ конструкций аппаратов с соплами, выполненными сверлением, показывает, что существуют различные формы каналов подвода рабочего тела к соплам рис. Потери в сопловых аппаратах значительно зависят от потерь в его дозвуковой части. С вопросом рациональной организации потока на входе в сопловые аппараты тесно связан вообще вопрос оптимизации входных устройств. Для подвода рабочего тела к турбинным ступеням часто используются входные устройства с тангенциальным движением рабочего тела вдоль дуги впуска. Минимальные значения угла установки сверхзвукового сопла следует выбирать в пределах ХГ , так как дальнейшее уменьшение угла не приводит к существенному возрастанию эффективности турбины, а трудности, связанные с размещением сопел, увеличиваются. Эффективность соплового аппарата существенно зависит и от способа компоновки сопел в сегменте, которые могут располагаться с различным шагом. Рис.

Рекомендуемые диссертации данного раздела

28.06.2016

+ 100 бесплатных диссертаций

Дорогие друзья, в раздел "Бесплатные диссертации" добавлено 100 новых диссертаций. Желаем новых научных ...

15.02.2015

Добавлено 41611 диссертаций РГБ

В каталог сайта http://new-disser.ru добавлено новые диссертации РГБ 2013-2014 года. Желаем новых научных ...


Все новости

Время генерации: 0.348, запросов: 228