Разработка метода проектирования проточных частей радиально-осевой турбины комбинированного двигателя внутреннего сгорания

• Автор: Пассар, Андрей Владимирович
• Шифр специальности: 05.04.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Хабаровск
• Количество страниц: 223 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. Проблемы проектирования проточной части радиально-осевой турбины турбокомпрессора КДВС
1.1. Влияние параметров проточной части турбины на эффективные показатели КДВС
1.2. Методы расчета турбины на среднем радиусе
1.3. Расчет пространственного потока в проточной части
Выводы
Цели и задачи работы
Глава 2. Основные положения метода проектирования проточной части радиально-осевой турбины, работающей в составе КДВС
2.1. Комплексный подход к проектированию проточной части турбины работающей в условиях нестационарного потока
2.2. Обоснование концепции профессора А.Э. Симеона при проектировании проточной части турбины работающей на переменных параметрах газа
2.3. Надежные данные о потерях работоспособности газодинамического потока в проточной части - основа получения расчетным путем характеристик турбины
2.4. Расчет осесимметричного вихревого потока невязкой сжимаемой жидкости в проточной части радиально-осевых турбин
2.5. Оценка эффективности использования импульса в зависимости от выбора расчетного режима при работе турбины в нестационарном потоке
КДВС
Выводы по второй главе
Глава 3. Физическое моделирование и экспериментальные исследования в
проточной части радиально-осевой турбины
3.1. Подобие процессов в ступени турбины и их моделирование
3.2. Обоснование стенда для экспериментального исследования радиальноосевой турбины
3.3. Экспериментальное определение параметров газодинамического потока при получении характеристики турбины
3.4. Определение КПД турбины по измеряемым параметрам на экспериментальном стенде
3.5. Оценка адекватности предлагаемой расчетной модели
3.6. Оценка адекватности модели Я.А. Сироткина по полям скоростей на
выходе из рабочего колеса турбины
Выводы по третьей главе
Глава 4. Результаты реализации комплексного подхода на примере проточной части радиально-осевой турбины турбокомпрессорного ряда ТКР
4.1. Исследование влияния степени реактивности па эффективность проточной части турбины
4.2. Выбор расчетного режима и оценка эффективности турбины работающей в нестационарном потоке
4.3. Оценка влияния степени радиальности на эффективность проточной части турбины
4.4. Оптимизация проточной части турбины методом неопределенных множителей Лагранжа
4.5. Оценка влияния формы меридионального обвода на качество
структуры потока в проточной части
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ
ЛИТЕРАТУРА

ОСНОВНЫЕ УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ
1. Геометрические параметры проточной части турбины:
и, 2, г - оси координат, соответствующие направлению окружной скорости и, оси турбины г и радиусу г;
п, ср, 5- - естественная криволинейная система координат связанная с рабочим колесом;
/л - степень радиальности;
К - степень конфузорности; е - степень парциальности; а - ширина узкого сечения;
Ь - хорда профиля;
В - ширина рабочего колеса, измеренная вдоль оси г; t - шаг решетки;
1, Ь - высоты лопаток на входе и выходе из рабочего колеса;
Р - площадь проходных сечений;
- длина линии меридионального обвода;
Рр - расчетный угол входа потока в рабочее колесо
р' - угол закрутки лопатки рабочего колеса;
8' - угол навала лопатки рабочего колеса;
X - коэффициент стеснения;
)//' - угол нормали к линии меридионального обвода с осью г;
Акр - толщина входной кромки лопатки;
Акр2 - толщина выходной кромки лопатки;
Д], А2 - радиальный зазор на входе и выходе из рабочего колеса;
Щ - радиус на входе в рабочее колесо;
Л2,- - радиус ступицы на выходе рабочего колеса;
Т?20 ~ внешний радиус на выходе из рабочего колеса;
8Ср - средний диаметр на выходе из рабочего колеса;

ЯСр определяет точность расчета выходных параметров проектируемой
турбины, так как для среднего радиуса строится треугольник скоростей, по которому профилируется рабочее колесо. Желательно выбрать этот радиус так, чтобы хотя бы один из главных показателей турбины по возможности мало отличался от расчетного.
Для определения среднего радиуса, подобно приведенному в работе [94], в литературе имеется много формул, которые теоретически не обоснованы. Чаще всего используют [14,17] средний арифметический радиус
(110)
или средний квадратический радиус
(ni)
где Т?2/ " радиус втулки на выходе из рабочего колеса; Т?20 - внешний радиус на выходе из рабочего колеса.
В статье [8], авторами представлено теоретическое обоснование целесообразности использования (на стадии проектирования турбины) среднего импульсного радиуса
R 2 R() "R2> _ 2 R-2j + R2iR2Q + R2() ]2)
CP 3r20~R2i 3 R2i+R20
при котором погрешность расчета мощности вращающейся решетки N
AN = N-Np (1.13)
в первом приближении будет равна нулю,
где Nр - расчетное значение мощности (т.е. приближенное) значение N.
Стержнем математического аппарата, применяемого в статье [8],
является введенная авторами плотность распределения мощности F(Q) в выходном поперечном сечении рабочего колеса. Именно этой величиной определяется погрешность определения мощности.