Методология конструирования и эксплуатации регулируемых высоконапорных агрегатов турбонаддува на основе определения их газодинамических характеристик

• Автор: Грехнёв, Андрей Владимирович
• Шифр специальности: 05.02.13
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Омск
• Количество страниц: 161 с. : ил.

Содержание
Содержание
Введение
1. Анализ современного состояния разработок в области регулируемых агрегатов турбонаддува и обоснование задач исследования
1.1 Анализ теоретических исследований в области регулируемых агрегатов турбонадцува
1.2 Анализ существующих способов регулирования агрегатов турбонадцува
1.2.1 Изменение числа оборотов
1.2.2 Дросселирование
1.2.3 Поворот лопаток входного направляющего аппарата
1.2.4 Поворот лопаток диффузора
1.3 Обзор теоретических и экспериментальных методов определения характеристик агрегатов турбонаддува
1.3.1 Расчет характеристик ступени агрегата турбонаддува при изменении угла потока во входном направляющем аппарате
1.3.2 Расчет ступени агрегата турбонаддува по средним параметрам
1.3.3 Методика расчёта характеристик ступени регулируемого агрегата турбонадцува с использованием ограниченных экспериментальных данных
1.3.4 Методы экспериментального исследования агрегатов турбонадцува
2. Экспериментальные исследования влияния поворота потока входным направляющим аппаратом на изменение газодинамических характеристик ступени агрегата турбонаддува
2.1 Описание экспериментального стенда и измерительного комплекса
2.2 Оценка критериев достоверности поверки измерительных преобразователей давления

2.3 Методика проведения эксперимента и обработки экспериментальных данных
2.4 Погрешности измерений
2.4.1 Определение погрешностей прямых измерений
2.4.2 Определение погрешностей косвенных измерений
2.5 Результаты экспериментальных исследований
3. Разработанная методика теоретического расчета газодинамических характеристик при изменении угла потока перед рабочим колесом
3.1 Исходные данные, допущения, основные расчётные уравнения
3.2 Реализация методики расчёта газодинамических характеристик
3.3 Верификация разработанной методики расчёта газодинамических характеристик
4. Разработка методологии определения конструктивных параметров агрегатов турбонаддува, обеспечивающих максимальную эффективность работы силовой установки
4.1 Алгоритм регулирования газотурбинной установки с поворотными лопатками агрегата турбонаддува
4.2 Разработка методологии определения конструктивных параметров агрегата турбонаддува, обеспечивающих максимальную эффективность работы силовой установки и алгоритма регулирования агрегата турбонаддува поршневой силовой установки
4.2.1 Методология определения конструктивных параметров агрегата турбонаддува, обеспечивающих максимальную эффективность работы силовой установки
4.2.2 Разработка алгоритма регулирования агрегата турбонаддува
поршневой силовой установки
4.3 Разработка рекомендаций по совершенствованию конструкций ВНА регулируемых агрегатов турбонаддува
5. Заключение
Литература

Введение.
Агрегаты турбонаддува (АТ) нашли широкое применение в технологических, энергетических и транспортных силовых установках (СУ) для повышения их эффективности. Особенности работы АТ, связанные с изменением режимов эксплуатации, приводят к необходимости поиска решений по совершенствованию конструкций и процессов регулирования АТ, т.е. обеспечения соответствия их газодинамических характеристик (ГДХ) с характеристиками сети, которой, для АТ являются рабочие полости силовой установки. ГДХ агрегатов турбонаддува, как и других турбомашин, выражают закономерности изменения их энергетических параметров от расходных, конструктивного исполнения, режима работы и являются незаменимым инструментом, как для проектирования, так и для эксплуатации.
Большой интерес представляет возможность применения высоконапорных агрегатов турбонаддува с авиационными рабочими колесами (РК) и регулируемыми входными направляющими аппаратами (ВНА), что требует создания более совершенных методик расчёта эксплуатационных параметров таких агрегатов в режимах регулирования.
На современном уровне развитие теории газодинамических процессов в турбомашинах и методов проектирования идет в направлении теоретического получения ГДХ решением задач трехмерного вязкого течения в отдельных элементах проточной части. Однако, трудность теоретической оценки влияния разных элементов проточной части агрегата на его ГДХ, приводит к тому, что достоверность получаемых при этом результатов, особенно для высоконапорных РК, работающих в области высоких окружных скоростей (1/2 > 350 м/с) и условных чисел Маха (Мц=и2/(кКТн)°’5>1) на внешнем диаметре 02, является невысокой. Это вызывает необходимость применения эмпирических методик, основанных на изучении и обобщении результатов многофакторных испытаний, что дает основание, на основе экспериментально полученных ГДХ, разрабатывать
Рисунок 1.12. Треугольники скоростей на входе в лопаточный диффузор при постоянном угле атаки с различными углами установки лопаток диффузора.
В случае уменьшения угла установки лопаток диффузор будет работать с расчётным углом атаки и при пониженных расходах, что позволяет избежать на этих расходах появления срывных режимов и неустойчивой работы АТ. Несмотря на эффективность такого способа регулирования он не нашёл применения вследствие конструктивной сложности. Значительную трудность также представляет обеспечение стабильности регулирования при изменении зазоров и появления люфтов в механизме поворота лопаток при длительной работе [112].