Разработка методики расчета и исследования температурного состояния лопаток газовых турбин

• Автор: Красавин, Денис Андреевич
• Шифр специальности: 05.07.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 174 с.

ОГЛАВЛЕНИЕ

Используемые обозначения

Введение

1. Проблематика исследования

1Л Современные концепции определения и анализа теплового состояния

лопаток газотурбинных установок

1.1.1 Физические модели теплообмена расчета

теплового состояния лопаток

1Л .2 Численные методы решения уравнений для расчета

теплового состояния лопаток

1 Л.З Способы охлаждения лопаток газовых турбин

1.2. Спектр эталонных экспериментальных данных, необходимых для
верификации методики расчета теплового состояния лопаток
2. Цель и задачи исследования точности метода контрольного объема при определении температурного состояния
нестационарного трехмерного поля для лопаток
2Л Вывод аппроксимаций для плотности теплового потока при расчете
неохлаждаемых лопаток методом контрольного объема
2 Л Результаты тестовых расчетов двух- и трехмерных стационарных
температурных полей для случая кондуктивной передачи тепла
2.2 Результаты тестовых расчетов нестационарного трехмерного температурного поля для случая кондуктивной передачи тепла
3. Методика расчета и тестовые исследования внужденной трехмерной конвекции при теплофизических условиях характерных для конвективно-охлаждаемых лопаток
3.1.1 Система уравнений для ламинарных потоков при трехмерном течении в каналах, характерных для лопаток
3.1.2 Методика расчета температурных полей для ламинарных
потоков в трехмерных каналах, характерных для лопаток, методом контрольного объема с различными аппроксимациями
плотности теплового потока
3.1.3 Результаты тестовых расчетов ламинарных потоков в трехмерных
каналах, характерных для лопаток
3.2 Методика расчета температурных полей для турбулентных потоков в трехмерных каналах, характерных для лопаток, методом контрольного объема с различными аппроксимациями плотности теплового потока
3.2.1 Определение турбулентных характеристик охладителя с учетом особенностей конвективно-охлаждаемых лопаток
3.2.2 Методика решения уравнений для трехмерных турбулентных потоков в трехмерных каналах, характерных для лопаток
3.2.3 Результаты тестовых расчетов турбулентных потоков
в трехмерных каналах, характерных для лопаток
3.2.4 Определение параметров теплового состояния при высокой степени турбулентности безградиентного основного потока
4. Расчет теплового состояния лопатки газотурбинной установки на основе метода контрольного объема с аппроксимациями высшего
порядка для плотности теплового потока
4.1.Методика расчета неохлаждаемых лопаток
4.1.1 Технологические аспекты профиля неохлаждаемых лопаток
4.1.2. Определения температурного поля неохлаждаемой
лопатки при задании различных граничных условий
4.1.3. Результаты расчетов неохлаждаемых лопаток при различном порядке аппроксимации плотности теплового потока
на гранях контрольного объема
4.2 Определения параметров температурного поля
конвективно-охлаждаемой лопатки
4.2.1 Результаты расчетов по определению параметров теплового состояния при внутреннем конвективном охлаждении рабочей лопатки
4.2.2 Результаты расчетов по определению параметров теплового сотояния конвективно-охлаждаемой сопловой лопатки при различном порядке аппроксимации плотности теплового потока
на гранях контрольного объема
Основные результаты и выводы
Список использованных источников

теплопроводности и конвективный теплообмен в трехмерных каналах в диапазонах чисел Маха 0<М<2, температурного напора 0<Тст/Т<*,<2 интенсивности турбулентности 0%<Ти<20%. На основе проведенного анализа литературных данных сформулированы цель и задачи, решаемые в диссертационной работе.
ГЛАВА 2. Цель и задачи исследования точности метода контрольного объема при определении температурного состояния нестационарного трехмерного поля для лопаток
Во второй главе осуществляется постановка физико-математической задачи решения нестационарной трехмерной теплопроводности путем интегрирования методом контрольного объема с аппроксимацией первого и второго порядка плотности теплового потока на гранях контрольного объема и приводятся результаты расчетов для обоих случаев. Нестационарное трёхмерное уравнение теплопроводности имеет вид:
_ дТ д рС — + — Э/ дх

г дтЛ д (яд

Эу1 ду

Л-дг

Здесь Т— температура, — плотность материала, Ср—удельная теплоём-
ость материала,— коэффициент теплопроводности материала, Э-объёмный источник тепла. Начальные условия имеют классическую запись
Т(х, у, 2"0) = У, 2), При этом три компоненты удельного теплового
потока равны в соответствии с законом Фурье :
- дО _ _ о , дО
Ях = ~Л —— Уу ~ А -ч <7* = — (2)
до ’ ду ’ г дг К)
Сложность решения уравнения (1) обусловлена такими обстоятельствами как: сложной геометрической формой тела, в котором надо определить поле температур; неоднородностью теплофизических свойств материала по
пространству/2=/}(л;у,?),С = С(х, у, £),Л — Л(х, у, z); нелинейностью