Интенсификация охлаждения концевых поверхностей турбинных решеток закруткой завесных струй

• Автор: Крючков, Сергей Александрович
• Шифр специальности: 05.07.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2001
• Место защиты: Рыбинск
• Количество страниц: 161 с. : ил

СОДЕРЖАНИЕ

Список используемых обозначений

Общая характеристика работы

Введение

Глава 1. Тепловая защита турбин высокотемпературных ГТД

1.1. Методы организации завесного охлаждения

1.2. Завесное охлаждение на торцевой стенке

межлопаточного канала

1.3. Вторичные течения в межлопаточном канале и

мероприятия по их ослаблению

Выводы по главе

Глава 2. Методики и средства исследования процессов в газовой завесе и
плоской турбинной решетке
2.1. Применение жидкокристаллических термоиндикаторов для определения температурного состояния поверхности
2.2. Описание экспериментальной установки
2.3. Конструкции экспериментальной пластины и закручивающих устройств
2.4. Описание экспериментальной турбинной решетки
2.5. Работа установки при исследовании завесного
охлаждения
2.6. Методика обработки результатов и анализ погрешности измерений эффективности завесного охлаждения
2.7. Работа установки при исследовании термодинамических
потерь в решетке
2.8. Методика обработки результатов эксперимента и анализ погрешности измерения термодинамических потерь в решетке
2.9. Численное моделирование газовой завесы
Выводы по главе
Глава 3. Формирование газовой завесы за рядом струй охладителя в
присутствии пристенных вихрей
3.1. Распределение эффективности завесного охлаждения при взаимодействия вдуваемых струй с пристенными вихрями
3.1.1. Газовая завеса за одиночной струей, взаимодействующей
с продольным пристенным вихрем
3.1.2. Расчет газовой завесы за рядом струй, взаимодействующих
с пристенными вихрями
3.2. Особенности газовой завесы за закрученными струями
3.3. Газовая завеса за закрученными струями в присутствии пристенных вихрей
3.3.1. Экспериментальное исследование газовой завесы
3.3.2. Численное моделирование газовых завес за закрученными струями, взаимодействующими с пристенными вихрями
Выводы по главе
Глава 4.Газовая завеса торцевой стенки турбинной решетки
4.1. Условия проведения опытов
4.2. Распределение эффективности завесы на торцевой стенке турбинной решетки
4.3. Осредненные значения эффективности завесы
4.4. Распределение эффективности завесы вдоль эквипотенциальных линий межлопаточного канала
4.5. Исследование влияния закрутки завесных струй на потери
Выводы по главе
Заключение
Список используемых источников
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ
т = рвив / ргиг - параметр вдува;
^ ^<р ^ ^ рас - параметр закрутки;
0 = (Тг - Тст) /(Тг - ГД - эффективность завесного охлаждения; М - число Маха основного потока;
Яе - число Рейнольдса;
Рг - число Прандля;
- число Стантона; а, Д у- углы, градус;
Т - температура, К; к - высота, м;
.у - шаг, м;
Ъ - хорда лопатки, м;
/ - длинна, м; г - радиус, м;
1 - время, с; й?-диаметр, м; а - ширина, м;
V- скорость, м/с; р— плотность кг/м3;
С-расход, кг/с;

г - площадь, м ;
Г - циркуляция, м2/с;
р - давление, Па;
р - динамическая вязкость, Пас;
Я - газовая постоянная, Дж/(кг-К);
X, У, Ъ - координатные оси декартовой системы координат;
5 - относительная погрешность;

• Вдув завесных струй при определенных условиях может рассматриваться как фактор ослабления интенсивности вторичных течений.
ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ
Таким образом, из анализа рассмотренных работ следуют выводы:
1) снос завесной пелены вторичными течениями (особенно для малых т) приводит к отсутствию охлаждения в местах с высоким уровнем теплоотдачи от горячего потока к стенке (у передних кромок лопаток и стороны давления);
2) зависимость завесного эффекта от вторичных течений наблюдается в диапазоне т < 0,8-1.0;
3) приемлемый завесный эффект для всей торцевой стенки при использовании вдува через ряды отверстий имеет место для т > 1.0, что практически недоступно и неэкономично на С А первой ступени турбины;
4) многорядный вдув в условиях интенсивных вторичных течений не обеспечивает покрытия завесной пеленой всей торцевой поверхности;
5) вдув может являться фактором управления вторичными течениями в решетке.
Для решения актуальной проблемы - обеспечения требуемой эффективности завесного охлаждения торцевых стенок межлопаточных каналов решеток турбомашин необходимо досконально изучить взаимодействие вдуваемых струй с пристенными вихрями, и разработать мероприятия по обеспечению повышения эффективности завесного охлаждения торцевых поверхностей. Эти мероприятия должны быть приемлемы для использования в СА высокотемпературных турбин. Они должны одновременно с обеспечением приемлемого уровня эффективности завесы не приводить к заметному росту газодинамических потерь в решетке.
Наличие энергии и момента импульса вращательного движения у закру-