Исследование газодинамической эффективности системы межтурбинного переходного канала и диагонального соплового аппарата первой ступени турбины низкого давления

• Автор: Тощаков, Александр Михайлович
• Шифр специальности: 05.07.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Рыбинск
• Количество страниц: 146 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ И УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ ПРОБЛЕМЫ

1Л. Закономерности изменения проточной части турбин современных авиационных ГТД

1.2. Аэродинамика межтурбинных переходных каналов ГТД

1.3. Аэродинамика лопаточных венцов современных турбин ГТД.. 25 1.4.0боспование выбора метода экспериментального исследования

1.5. Обоснование выбора метода численного исследования

1.5.1. Обзор существующих численных методов

1.5.2. Построение расчетных сеток

1.5.3. Модели турбулентности применяемые в численных методах
Выводы по главе
Задачи диссертационного исследования
ГЛАВА 2. ОПИСАНИЕ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЙ УСТАНОВКИ И МЕТОДИКИ ПРОВЕДЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТА
2.1. Экспериментальный стенд для исследования аэродинамических характеристик решеток
2.2. Описание экспериментальной установки
2.3. Принципы организации измерений
2.4. Методика обработки результатов измерений
2.5. Погрешности измерений
2.6. Обоснование возможности исследования системы МПК-СА
при низких скоростях потока
Выводы по главе
ГЛАВА 3. АНАЛИЗ РЕЗУЛЬТАТОВ ПРОДУВОК МОДЕЛЬНЫХ УСТАНОВОК

3.1. Результаты продувок модельных установок при осевом потоке
3.2. Результаты продувок модельных установок при отрицательной закрутке
3.3. Результаты продувок модельных установок при положительной закрутке
3.4. Влияние входной закрутки на общие потери в моделях
Выводы по главе
ГЛАВА 4. ЧИСЛЕННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ТЕЧЕНИЯ В ЛОПАТОЧНОМ ВЕНЦЕ
4.1. Реализация численного решения
4.2. Результаты расчета и их анализ
4.2.1. Потери кинетической энергии в моделях при отсутствии входной закрутки
4.2.2. Влияние входной закрутки
4.3. Применимость численного расчета для оценки потерь при проектировании газовых турбин авиационных двигателей
4.4. Проверка полученных результатов
Выводы по главе
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ И УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ
Т - температура, К; р - давление, Па;
с - скорость потока в абсолютном движении, м/с;
у - скорость потока в относительном движении, м/с;
я*кт - суммарная степень повышения давления в компрессоре;
Си - окружная составляющая абсолютной скорости, м/с; и - окружная скорость, м/с; р - плотность, кг/м3; в - расход, кг/с;
С, - коэффициент потерь кинетической энергии;
Г) - коэффициент полезного действия;
5 - погрешность;
Ь - хорда профиля, м;
I - шаг решетки, м; а,. - ширина горла, м;
Ь — высота решетки, м;
с!| - диаметр входной кромки, м;
б2 - диаметр выходной кромки, м;
а - угол закрутки потока, °;
р1 — угол входа потока в решетку, °;
Р2 - угол выхода потока из решетки,
Ргэф - эффективный угол выхода потока из решетки, °; у - угол установки профиля, °;
Р1л - геометрический угол входа потока в решетку, °;
Р2л — геометрический угол выхода потока из решетки, °; х, у, г - декартовы координаты;
X - приведенная скорость;
Ле - число Рейнольдса;

и достаточных для создания моделей, воспроизводящих все физические свойства турбинных ступеней и их элементов.
В рамках теории подобия рассматриваются объекты геометрически подобные во всех элементах. Следовательно, в практике моделирования необходимо соблюдать условия полного геометрического подобия модели с натурным объектом. При этом для подобия физических процессов необходимо обеспечить тождественность всех параметров, определяющих режимы работы.
Рассматривая течение в сопловом аппарате турбинной решетки при отсутствии теплообмена, но при наличии теплопроводности и трения можно задать следующий комплекс размерных параметров определяющих режим работы решетки [23]:
1) начальные давления и температура газа р! иТ,;
2) конечное давление рг (или температура Т2);
3) геометрический параметр (например, длина хорды профиля Ь);
4) характеристики физических свойств газа, к которым относятся:
Я - газовая постоянная, ср и с„ - удельные теплоемкости при постоянном давлении и объеме; А — коэффициент теплопроводности, р. - коэффициент вязкости.
Как правило, данные параметры сводятся к следующим определяющим безразмерным комплексам - критериям подобия:
1) показатель адиабаты процесса: к = ср/су;
2) критерий Прандтля Рг;
3) критерий Рейнольдса Яе;
4) безразмерная скорость в виде числа Маха или приведенной скорости А;
Для моделирования аэродинамических процессов протекающих в
турбинных решетках применяют аэродинамические трубы различной конструкции, пример такого оборудования представлен на рисунке 1.29.
При исследовании нестационарных течений, пограничного слоя на лопатках и вторичных течений в межлопаточных каналах решеток наиболее адекватные результаты показали продувки моделей в низкоскоростных аэродинамических