Разработка газосборников автомобильных газотурбинных двигателей с целью повышения их топливной экономичности

• Автор: Кокорев, Владимир Михайлович
• Шифр специальности: 05.04.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1984
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 157 c. : ил

А Н Н О Т А Ц И Я

Разработаны конструкции газосборников автомобильных газотурбинных двигателей, имеющие меньшие потери и минимально искажающие характеристики турбины.
Объектами исследования были: однозаходный улиточный газосбор-ник с радналыю-осеным коллектором и газосборник, имеющий плоскость симметрии.
Предложена модель пространственного течения, состоящая из двух плоских идеальных с последующим их сращиванием. В поперечных сечениях решено уравнение Пуассона, в спиральной камере - уравнение Лапласа. В качестве метода решения использован метод конечных элементов с аппроксимацией двумерных областей плоским симплекс -элементом. Составлены алгоритм и программа расчета на алгоритмическом языке Фортран-4 дия ЕС ЭВМ. Полученный результат - распределение скорости потенциального течении служил базой для расчета характеристик пограничного слоя, по параметрам которого определялись потери. Выявлены места вероятного отрыва пограничного слоя и меры по его ликвидации. При расчетах потерь учитывались: кривизна линий тока, вторичные течения и начальная интенсивность турбулентности. Расчетным путем установлено снижение момента количества движения в газосборнике.
Результаты расчетного исследования проверялись на специально спроектированной установке статических испытаний. Траверсирование потока в характерных сечениях позволило получить распределение потерь, углов и скорости как по высоте так и по окружности каналов. Исследовано влияние газосборника на работу соплового аппарата, проверены мероприятия но снижению локальных потерь в газосборнике с помощью вдува охлаждающего воздуха с предварительной его закруткой.
Рекомендации для проектирования перспективных автомобильных ГГД содержат конкретные указания по выбору геометрических размеров и формы газосборников. При оптимально выбранных геометрических параметрах получено снижение потерь е системе "газосборник -сопловой аппарат" и ео элементах по сравнению с исходным вариантом, что позволило повысить топливную экономичность АГГД. Оценка эффективности проведенных мероприятий по совершенствованию газосборников выполнена методом малых отклонений и подтверждена испытаниями двигателя на стенде.

Условные обозначения (основные)

19, - объемный расход воздуха (газа);

(г - секундный расход воздуха (газа);

Р;Т^ - давление, температура и плотность потока;

абсолютная скорость и ее составляющие в декартовой системе координат X; у; Ъ ; составляющие вектора скорости Х/ в цилиндрической системе координат 2*) 0 ;
^ - функция потенциала скорости;
- функция тока;
ОІ.? Р - площадь сечения;
^ЗкГ Радиус начального сечения газосборника относительно оси двигателя;
радиус сечения спиральной камеры;
коэффициент гидравлического сопротивления;
- коэффициент потерь полного давления;
*Х.=Рд/Р - коэффициент неравномерности давления;
- коэффициент сопротивления;
Дг^/а^- приведенная скорость.
Индексы
О - сечение на входе в газосборник;
1- сечение на выходе из газосборника; 2,- сечение за сопловым аппаратом;
Зк - сечение за камерой сгорания;
К - сечение за компрессором;
ПС. - газосборник;
O.K.- спиральная камера.
Рис.2.9. Схема, триангуляции области течения .на конечные элементы.
Сечение 0 = 90°