Методологические основы аэродинамического проектирования интегрированной системы межтурбинного переходного канала, обеспечивающей повышение эффективности перспективных газотурбинных двигателей

• Автор: Ремизов, Александр Евгеньевич
• Шифр специальности: 05.07.05
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Рыбинск
• Количество страниц: 230 с. : 233 ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ ПРОБЛЕМЫ. ЦЕЛЬ РАБОТЫ И
РЕШАЕМЫЕ ЗАДАЧИ
1.1 Специфические особенности проектирования современных турбин
1.1.1 Двигатели первого и второго поколений
1.1.2 Двигатели третьего поколения
1.1.3 Двигатели четвёртого поколения
1.1.4 Двигатели пятого поколения
1.1.5 Двигатели шестого поколения
1.2 Аналитический ретроспективный обзор работ, формирующих современное представление о моделировании вторичных течений в межлопаточных каналах турбомашин
1.2.1 Формирование представлений о физической природе и способах моделирования вторичных течений
1.2.2 Способы расчёта вторичных потерь
1.3 Аналитический обзор работ о газодинамической эффективности диффузорных каналов
1.3.1 Анализ параметров течения в плоских и осесимметричных диффузорах
1.3.2 Аэродинамические характеристики диффузоров
1.3.3 Геометрические характеристики диффузоров
1.3.4 Анализ параметров течения в кольцевых диффузорах
1.3.5 Определяющие условия работы диффузорных каналов
ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ

ГЛАВА 2. МЕТОДЫ И СРЕДСТВА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ И
РАСЧЁТНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ МОДЕЛЕЙ ЭЛЕМЕНТОВ ПРОТОЧНОЙ ЧАСТИ ТУРБИНЫ
2.1 Стенд для исследования моделей каналов в широком диапазоне режимов их работы
2.2 Стенд для детального исследования течения в моделях проточной
части турбины при низких скоростях
2.2.1 Модельная установка для исследования характеристик межтурбинного переходного канала
2.2.2 Модельные установки для исследования вторичных
течений в турбинных решётках
2.2.2.1 Модельная турбинная решётка реактивного типа для
параметрических исследований
2222 Модельная турбинная решётка реактивного типа
для визуальных исследований
2.2.2.3 Модельная турбинная решётка активного типа
для параметрических исследований
2.3 Обеспечение адекватности физического моделирования
2.3.1 Масштаб моделирования
2.3.2 Подобие по числам Маха и Рейнольдса
2.3 3 Осреднение параметров
2.4 Численные методы расчёта параметров течения в элементах проточной части турбины
2.4.1 Общие принципы реализации численных методов расчёта
2.4.2 Расчётные сетки
2.4.3 Сравнительная оценка коммерческих программных СРО-комплексов
ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ
ГЛАВА 3. ФИЗИЧЕСКАЯ И МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МО ДЕЛИ ВТОРИЧНЫХ ТЕЧЕНИЙ В КРИВОЛИНЕЙНЫХ ЭЛЕМЕНТАХ ПРОТОЧНОЙ ЧАСТИ ТУРБИНЫ
3.1 Механизмы возникновения и развития вторичных течений
в турбинных лопаточных венцах
3.1.1. Возникновение парного вихря
3.1.2. Возникновение входного вихря
3.1.3. Возникновение канального вихря
3.2 Динамика вторичных вихрей в турбинных решетках
3.2.1 Канальный вихрь в прямых решетках активного и
реактивного типа
3.2.2 Канальный вихрь в кольцевой решетке :
3.2.3 Канальный вихрь в диагональной решётке
3.3 Математическая модель вторичных течений в кольцевом криволинейно канале
3.4 Математическая модель вторичного вихря
3.4.1 Математическая модель входного вихря
3.4.2 Математическое моделирование распространения вихря
в межлопаточном канале
ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ
ГЛАВА 4. ХАРАКТЕРИСТИКИ ТУРБИННЫХ ЛОПАТОЧНЫХ ВЕНЦОВ В УСЛОВИЯХ ДОМИНИРУЮЩЕГО
ВЛИЯНИ ВТОРИЧНЫХ ТЕЧЕНИЙ
4.1 Характеристики турбинных лопаточных венцов
реактивного типа
4.1.1 Влияние высоты проточной части решётки реактивного
типа на потери энергии и углы выхода потока
4.1.2 Соответствие полученных результатов известным продувкам

очередь добиться снижения удельного расхода топлива двигателей в целях уменьшения эксплуатационных издержек авиакомпаний и снижения уровня шума двигателей для удовлетворения постоянно ужесточающихся норм ИКАО по уровню шума.
Повышение экономичности в двигателях пятого поколения на 10-15% по сравнению с двигателями четвёртого поколения (см. рис. 1.10) связано не столько с дальнейшим повышением уровня параметров цикла и степени двухконтурности, а в основном, с газодинамическим совершенствованием узлов.
В этих условиях газодинамическое совершенство межтурбинных переходных каналов играет значительную роль, потому что для современных двигателей снижение потерь полного давления в межтурбинном переходном канале на 1% приводит к снижению удельного расхода топлива на 1 - 1,5%.
СЕпх

СР6-80С2
Рисунок 1.11 Типичное изменение облика проточной части у двигателей пятого поколения (СЕпх) по сравнению с четвёртым поколением (СР6-80С2).