Исследование и разработка методов расчета систем проникающего охлаждения для лопаток высокотемпературных газовых турбин

• Автор: Селиверстов, Евгений Михайлович
• Шифр специальности: 01.04.14
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 154 с. : ил.

Глава 1. Обзор опубликованных экспериментальных и расчетно

теоретических работ по гидродинамике и теплообмену в пористых материалах

1.1. Введение

1.2. Гидродинамика пористых сред

1.3. Внутренний теплообмен в пористых средах

1.4. Особенности теоретического моделирования теплопереноса 51 в проницаемых оболочках

1.5. Заключение

Глава 2. Теплообмен в проницаемых пористых структурах при

фильтрации охладителя

2.1. Введение

2.2. Физико-математическая модель проникающего охлаждения

2.3. Закон внутрипорового теплообмена в идеальных пористых 77 структурах
Глава 3. Выбор и обоснование характерного масштаба для
критериальных соотношений теплообмена и гидродинамики в пористых средах
3.1. Введение
3.2. Основные характеристики пористой структуры
3.3. Характерный (представительный) масштаб проницаемой 99 среды
3.4. Обобщенный закон гидравлического сопротивления 108 проницаемого слоя и границы его применимости

Глава 4. Верификация модели по результатам испытаний в
аэродинамических трубах. Результаты многопараметрических расчетов и выбор оптимальной геометрии и режимных параметров проникающей системы охлаждения Выводы
Список литературы
Приложения
ПРЕДИСЛОВИЕ
Диссертация посвящена исследованию и разработке методов расчета систем проникающего охлаждения для лопаток высокотемпературных газовых турбин.
Основной целью диссертационной работы являлась разработка набора взаимодополняющих физических моделей, характеризующих процессы фильтрации и теплообмена охладителя внутри пористых оболочек лопаток высокотемпературных газовых турбин. На основании этих моделей были разработаны алгоритм и программа численного расчета систем проникающего охлаждения, определены критерии оптимизации их структурно-геометрических параметров и условий применения в перспективных вариантах газовых турбин.
Полученные в диссертации данные и результаты их анализа могут быть использованы при проектировании эффективных систем проникающего охлаждения в теплонагруженных турбинных решетках, а также в других изделиях авиационно-ракетной техники и энергетики.
Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, выводов, списка литературы и приложений, изложена на 154 страницах, включающих 43 рисунка, 5 таблиц, список использованной литературы из 138 наименований на 15 страницах.
, Работа выполнялась автором в ОИВТ РАН с 1999 г. по настоящее время под руководством Директора отделения тепломассообмена и газодинамики ИВТ РАН, член-корреспондента РАН, доктора технических наук, профессора Полежаева Юрия Васильевича.
Особую признательность автор выражает сотрудникам отделов теплообмена (№4) и массообмена (№9) ОИВТ РАН докторам технических и физико-математических наук Вараксину А.Ю., Домбровскому Л.А., Зайчику Л.И., Зейгарнику Ю.А., Ковалеву С.А., Михатулину Д.С., Мостинскому И.Л., Полякову А.Ф., кандидатам технических наук Жукову В.М., Залкинду В.И.,

№у>: =1.8-10'4Ре/- -для П = 0.860; Ниуд=0.42-1(Г4Рех - для П = 0.927.
Если в качестве определяющего размера выбран диаметр пор, то в исследованном диапазоне Ре^п = 200 4- 4000 результаты обобщаются
следующими зависимостями:
Из анализа полученных результатов следует важный вывод о том, что при больших значениях пористости с увеличением П значение ау уменьшается (в отличие от влияния пористости на ау при малых значениях П, где с увеличением пористости величина ау возрастает). Отсюда следует, что существует некоторое значение пористости, которому соответствует максимальная интенсивность внутренней теплоотдачи. Для отыскания этого экстремального значения П необходимы исследования в широком интервале изменения пористости рассматриваемых структур.
В работе [73] для структур высокой пористости показано, что показатель при числе Рейнольдса в критериальном законе значительно меньше и составляет 0,56:
Отмечено, что существует такое значение пористости (П = 0.5 ч-0.7 ), которому соответствует максимальная интенсивность внутренней теплоотдачи в пористых структурах.
Полученные в работе [62] данные по теплоотдаче для спеченных пористых структур (сферические частицы, сетки, порометалл, войлок) в исследованном диапазоне массовых скоростей оказалось возможным описать единой зависимостью
N11 уд, =0.04Ре^п - для П = 0.860; 14иул =0.018Ре^ -дляП = 0.927.
Г4иу = О.бОбРе