Камеры сгорания газотурбинных двигателей : Математическое моделирование, методология расчета, концепция оптимального проектирования

• Автор: Митрофанов, Валерий Александрович
• Шифр специальности: 05.04.12
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 298 с. : ил.

^ Основные обозначения

I. Общая характеристика современного состояния проблемы и постановка

задачи
II. Принципы математического моделирования камеры сгорания для расчета характеристик
рабочего процесса в ней с помощью предложенной автором критериально-параметрической функции
III. Применение разработанных интегральных критериев и параметров к изучению и описанию характеристик процессов в камере сгорания газотурбинной установки

III. 1. Принципиальная схема камеры сгорания

Ш.2. Характерные размеры и безразмерные геометрические критерии камеры

сгорания

Ш.З. Объемы реакционных зон камеры сгорания

Ш.4. О минимальном поперечном размере камеры сгорания

ф Ш.5. Экспериментально-теоретическое обоснование выбора величины длины части жаровой
' трубы до отверстий смесителя
IV. Интегральный подход к математическому моделированию камеры сгорания
IV. 1. Представление о рабочем процессе в камере сгорания
IV.2. Интегральная математическая модель камеры сгорания
РАЗ. Анализ физической сущности критериев, определяющих рабочий процесс в камере
сгорания
Выводы к разделу III и IV
V. Экспериментальное исследование камеры сгорания
^ V. 1. Установки и стенды для испытаний камер сгорания
V.2. Методика проведения испытаний
V.З. Максимальные величины погрешностей при определении параметров в процессе
испытаний камер сгорания
У А. Метод обработки экспериментальных данных
VI. Характеристики камеры сгорания как функции ее критериев
VI.1. Эмиссия оксидов азота
VI.2. Эмиссия оксидов углерода
VI.3. Эмиссия несгоревших углеводородов и бензопирена
У1.4. Уровень дымления камеры сгорания
VI.5. Взаимосвязь между единицами, характеризующими уровень токсичности газов на выходе из камеры сгорания

VI.6. Коэффициент полноты выгорания топлива
VI.7. Зависимость величин коэффициентов неравномерности поля температуры газа на выходе
из камеры сгорания от ее критериев
VI.8. Зависимость величины коэффициента потерь полного давления в камере сгорания от значений ее критериев
VI.9. Тепловое состояние стенок жаровой трубы
Выводы к разделуVI
VII.Особенности применения интегрального подхода к исследованию нестационарных
процессов в камере сгорания
VII. 1. Процессы воспламенения и прекращения горения топливовоздушной смеси в камере
сгорания
VII. 1.1. Процесс воспламенения топливовоздушной смеси в камере сгорания
VII. 1.2. Расчет величины медианного диаметра капель распыленного жидкого топлива на
режимах запуска двигателя
VII.2. Процесс прекращения горения при обеднении и обогащении топливовоздушной смеси в камере сгорания газотурбинного двигателя
VII.3. Критерий стабильного течения потока газа в диффузоре камеры сгорания
Выводы к разделу VII
VIII. Физическое моделирование рабочего процесса в камере сгорания
IX. Система уравнений для расчета характеристик камеры сгорания
IX. 1.Система математических зависимостей характеристик камеры сгорания от ее
критериев
IX.2. Анализ влияния критериев на характеристики камеры сгорания
IX.3. Оптимальные значения критериев камеры сгорания
X. Концепция проектирования камеры сгорания газотурбинного двигателя
X. 1. Анализ технических требований к газотурбинным двигателям
X.2.Совершенная конструкция камеры сгорания в зависимости от назначения двигателя
XI. Практическое применение интегральной математической модели камеры сгорания
Основные результаты работы
Приложение 1. Преобразование дифференциальных уравнений переноса субстанции потоком сплошной среды, с наличием источников и стоков теплоты и массы, предложенное автором
1.1. Случай движения по каналу переменной геометрии сплошной, гомогенной, химически реагирующей тошшвовоздушной смеси
1.2. Критериальная модель турбулентности для потока сплошной среды в канале переменной геометрии

1.3. Система уравнений, описывающих характеристики процесса химического реагирования гомогенной смеси в движущемся турбулентном потоке газа, полученная на основании преобразований автора
1.4. Обобщенный подход к преобразованию уравнений переноса энергии, вещества и количества движения в сплошной движущейся среде при развитой турбулентности и наличии источниковых членов
1.5. Анализ преобразованных выражений, характеризующих перенос субстанции движущейся сплошной средой
1.6. Факторы, определяющие степень неравномерности распределения параметров сплошной движущейся среды в рассматриваемых объемах канала переменной геометрии
1.7. Критериально-параметрическая функция для математического описания характеристик сплошной движущейся среды в канале переменной геометрии с источниками тепла и массы
1.8. Распространение разработанного интегрального подхода для изучения процессов в других устройствах, предназначенных для формирования параметров потока сплошной среды
1.9. Тестирование предлагаемого интегрального подхода на примере обобщения экспериментальных данных по гидравлическому сопротивлению шероховатых труб
1.10. Применение разработанной критериальной функции для описания процесса теплоотдачи для случая свободной конвекции
Приложение 2. Алгоритм расчета размеров камеры сгорания для трех типов газотурбинного
двигателя (стационарная установка, транспортная машина, двигатель для военной
истребительной авиации)
Список литературы

Рис.3.10. Зависимость относительной длины смешения струй прямого и обратного тока от интенсивности крутки потока воздуха на выходе из
завихрителя. 1 - -^-=0,38, 2 --^-=0,19 К кж
1-Т}
(1 “ЯП.
Рис.3.11. Зависимость величины недожога топлива от относительной длины зоны смешения струй прямого и циркуляционного потока во фронтовом устройстве.