Разработка и исследование способов снижения вибрации кольцевых диффузоров газовых турбин

• Автор: Григорьев, Евгений Юрьевич
• Шифр специальности: 05.04.12
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 260 с. : ил.

Содержание
Введение

Глава 1. Краткий обзор литературных данных по предмету проводимых исследований

1.1 Диффузоры в системе отвода рабочих сред из паровых и газовых турбин, как естественный способ увеличения их экономичности и мощности

1.2 Влияние режимных параметров на характеристики диффузоров

1.3 Влияние геометрических параметров на характеристики

диффузоров

1.4 Влияние начальной неравномерности поля скоростей на входе в диффузор

1.5 Возможные пути повышения эффективности диффузоров и возможные способы снижения динамических нагрузок на их стенки..
1.6 Влияние геометрических параметров плоских диффузоров на величину динамических нагрузок, действующих на их стенки, и пути снижения этих нагрузок
Глава 2. Описание экспериментального стенда, методика и погрешность
испытаний
2.1. Описание экспериментального стенда
2.2 Описание объектов и модели исследования, системы
измерений
2.3 Методика экспериментальной оценки аэродинамических
характеристик диффузорных
2.4 Оценка погрешности измерений
Глава 3. Исследование влияния характера течения в кольцевых диффузорах на их аэродинамические и вибрационные характеристики
3.1 Влияние геометрических параметров на аэродинамические и вибрационные характеристики диффузорных кольцевых каналов
3.2 Влияние угла закрутки потока на аэродинамические и вибрационные характеристики диффузорных кольцевых каналов
3.3 Влияние радиальной неравномерности потока на входе на аэродинамические и вибрационные характеристики диффузорных кольцевых каналов
Выводы по третьей главе
4. Пути снижения динамических нагрузок на стенки кольцевых диффузоров
4.1 Исследования вибрационного состояния кольцевых диффузоров с продольным оребрением
4.1.1 Влияние формы оребрения на аэродинамические и вибрационные характеристики диффузоров при начальной закрутке потока па входе
4.1.2 Влияние формы оребрения на аэродинамические и вибрационные характеристики диффузоров при радиальной неравномерности потока на входе
4.2 Исследования кольцевых диффузоров с перфорированным экраном
4.2.1 Аэродинамические и вибрационные характеристики диффузоров с перфорированным экраном при равномерном поле скоростей на входе
4.2.2 Влияние закрутки потока на аэродинамические и вибрационные характеристики кольцевых диффузоров с перфорированным экраном
4.2.3 Влияние радиальной периферийной струи на аэродинамические и вибрационные характеристики кольцевых диффузоров с перфорированным экраном
Выводы по четвертой главе
5. Численное исследование течения в диффузорных каналах
5.1 Моделирование течения в диффузорах
5.2 Результаты моделирования картин течения в проточных частях кольцевых диффузоров
5.3 Влияние входной закрутки потока на течение в проточной части исследуемых широкоугольных диффузоров
5.4 Влияние радиальной неравномерности потока на течение в проточной части исследуемых широкоугольных диффузоров
Выводы по пятой главе
6. Практическое применение оребренных диффузоров и диффузоров с пристеночными перфорированными экранами
6.1 Кольцевые диффузоры газовых турбин
6.1.1 Концепция создания высокоэкономичных диффузоров газовых турбин с низким уровнем вибрации
6.1.2 Пример нового кольцевого диффузора газовой турбины
6.2. Применение кольцевых диффузоров в выхлопных патрубках
паровых турбин
6.3 Использование широкоугольных диффузоров в защитной и
регулирующей энергетической арматуре
Заключение
Список использованной литературы

степень расширения такого канала превышает единицу, обеспечивая тем самым определенный диффузорный эффект.
Рассмотренный механизм влияния угла раскрытия диффузора а на его аэродинамические характеристики определяет и уровень статических и динамических нагрузок, действующих со стороны потока на стенки диффузор-ных каналов.
Поскольку именно динамические нагрузки в большинстве случаев являются причиной разрушения многих диффузорных устройств, в том числе и диффузоров, используемых в турбомашинах, остановимся на этом вопросе более подробно.
1.3.1.а Влияние угла раскрытия плоских диффузоров на статические и динамические нагрузки, действующие на их стенки
Особенность силового воздействия рабочих сред на стенки диффузоров состоит в том, что давление внутри диффузоров, обладающих диффузорным эффектом, всегда ниже давления внешней среды, причем, чем выше восстановительная способность диффузора, тем больше разница между внутренним и внешним давлением и, соответственно, большие усилия испытывают внешние обводы диффузоров. В ряде случаев эти нагрузки могут быть очень большими. Так, например, нагрузка на внешний обвод кольцевого диффузора газовой турбины при площади Т = 25д/2 и разницей между внешним и внутренним давлением всего в Лр = 0,1 бар составляет 25 тонн.
Кроме того, все диффузорные течения характеризуются высоким уровнем пульсации давления, вызывающие при определенных условиях исключительно большие динамические нагрузки на обтекаемые поверхности диффузоров.
Прямые измерения как статических, так и динамических нагрузок, наглядно подтверждают сказанное. На рисунке 1.8 показано, как меняется относительные моменты М, действующий на стенки плоского диффузора с увеличением угла раскрытия его проточной части.