Снижение гидравлических потерь в отрывном диффузоре камеры сгорания газотурбинного двигателя путем управления пограничным слоем

• Автор: Веретенников, Сергей Владимирович
• Шифр специальности: 05.04.12
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Рыбинск
• Количество страниц: 138 с. : ил.

СПИСОК УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ

ЕЛАВА 1. СОСТОЯНИЕ И ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ ДИФФУЗОРОВ КАМЕР СГОРАНИЯ ГТД

1.1 Роль диффузора в рабочем процессе камеры сгорания ГТД

1.2 Критерии эффективности и рабочие характеристики отрывных диффузоров

1.3 Особенности отрывных явлений в диффузорных каналах. Анализ методов управления диффузорным течением

Выводы по главе

ГЛАВА 2. ЧИСЛЕННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ТЕЧЕНИЯ В ОТРЫВНОМ ДИФФУЗОРЕ С УПРАВЛЯЕМЫМ ПОГРАНИЧНЫМ СЛОЕМ
2.1 Постановка задач и выбор объекта исследования, обоснование метода расчета, расчетная область и граничные условия
2.2 Результаты численного моделирования течения в отрывном диффузоре с вдувом тангенциальной пристеночной струи
2.3 Результаты численного моделирования течения в отрывном диффузоре с отсосом потока

Выводы по главе

ГЛАВА 3. МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО ИССЛЕДОВАНИЯ УПРАВЛЕНИЯ ТЕЧЕНИЕМ В ДИФФУЗОРЕ КАМЕРЫ СГОРАНИЯ И СТЕНД ДЛЯ ЕЁ РЕАЛИЗАЦИИ
3.1 Методика экспериментального исследования и описание стенда для её реализации
3.2 Измеряемые параметры, используемые датчики и приборы
3.3 Погрешности измерений
Выводы по главе
ГЛАВА 4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ МЕТОДОВ УПРАВЛЕНИЯ ТЕЧЕНИЕМ В ОТРЫВНОМ ДИФФУЗОРЕ
4.1 Исследование влияния вдува тангенциальной пристеночной струи на эффективность отрывного диффузора
4.2 Влияние степени расширения преддиффузора на рабочий процесс отрывного диффузора с отсосом потока
4.3 Совместное влияние осевого положения жаровой трубы и степени расширения преддиффузора на эффективность диффузора с отсосом
потока
4.4 Влияние числа Рейнольдса и толщины пограничного слоя на входе
4.5 Влияние геометрии системы отсоса на её гидравлическое сопротивление
4.6 Анализ полученных результатов
Выводы по главе
ГЛАВА 5. МЕТОДИКА ПРОЕКТИРОВАНИЯ ОТРЫВНОГО ДИФФУЗОРА КС ГТД С УПРАВЛЯЕМЫМ ПОГРАНИЧНЫМ СЛОЕМ
5.1 Методика проектирования отрывного диффузора с отсосом пограничного слоя
5.2 Отрывной диффузор с отсосом потока для КС с двухъярусной жаровой трубой
Выводы по главе
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
СПИСОК УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ
а - угол раскрытия диффузора, град;
Р - площадь поперечного сечения, м2; п - степень расширения диффузора, отношение площадей;
Ср - коэффициент восстановления давления;
Ь - длина преддиффузора, м;
Б - осевая длина области внезапного расширения, м;
— высота жаровой трубы, м;
Н - высота канала, м;
Ь - ширина щели, м;
5 - коэффициент отношения расходов в наружном и во внутреннем каналах; О - массовый расход, кг/с;
Я - радиус в коническом диффузоре, м; и - скорость, м/с; р - плотность, кг/м3;
V - кинематическая вязкость, м2/с; р -давление, Па;
Др* - потери полного давления в диффузоре, Па; р - статическое давление, Па;
ц - скоростной напор (динамическое давление), Па;
5* - толщина вытеснения пограничного слоя, м;
8” - толщина потери импульса пограничного слоя, м;
8 - толщина пограничного слоя, м;
Сц - коэффициент импульса струи;
0 - полуугол раскрытия диффузора, град; є — коэффициент турбулентной вязкости;
£, - коэффициент гидравлических потерь;

Рис. 1.25. Альтернативные варианты диффузоров [10]: а - многоканальный диффузор или с разделительными лопатками; б - гибридный диффузор; в - диффузор с коническим центральным телом
Выполненный анализ показывает, что для повышения эффективности современных низкоэмиссионных камер сгорания необходимо применять диффузоры с большими углами раскрытия и равномерным распределением параметров на выходе, что возможно обеспечить только в диффузоре с управляемым пограничным слоем, причем для предотвращения отрыва наиболее перспективно использование аэродинамических методов (вдува или отсоса потока).
Выводы по главе
1. Создание современных низкоэмиссионных камер сгорания ГТД требует повышения эффективности отрывных диффузоров наряду с увеличением степени расширения преддиффузоров.
2. Большинство известных механических способов устранения отрыва потока в диффузорных каналах неприменимы для использования в КС, поэтому видится перспективным использовать аэродинамические методы, основанные на вдуве и отсосе потока.