Методы эволюционного совершенствования серийных, перспективных и опытных компрессоров газотурбинных двигателей

• Автор: Фаррахов, Фирдавис Агзамович
• Шифр специальности: 05.07.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Рыбинск
• Количество страниц: 139 с. : ил.

ГЛАВА 1. СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ. ЦЕЛЬ РАБОТЫ И РЕШАЕМЫЕ ЗАДАЧИ

ГЛАВА 2. МЕТОДИЧЕСКИЕ ПРОБЛЕМЫ ЭВОЛЮЦИОННОГО СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ КОМПРЕССОРОВ ГТД

2.1 Модификация алгоритмов и программ описания, оптимизации и распознавания образов

2.2 Визуализация многомерных дихотомийных ситуаций (классификация

на два класса)

2.3 Разработка методов генерации и селекции геометрических объектов.... 43 ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ

ГЛАВА 3. ЭВОЛЮЦИОННЫЕ МЕТОДЫ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ СЕРИЙНЫХ КОМПРЕССОРОВ

3.1 Модифицирование узлов

3.2 Согласование системы «компрессор - турбина»

3.3 Повышение эксплуатационных характеристик ГТД за счет оптимизации углов установки лопаток

3.4 Назначение допусков на углы входных и выходных кромок лопаток

компрессора методами имитационного моделирования
ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ
ГЛАВА 4. ЭВОЛЮЦИОННОЕ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ МНОГОСТУПЕНЧАТОГО КОМПРЕССОРА НА ЭТАПЕ ЕГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ
4.1 Эволюционная оптимизация компрессора на этапе аванпроекта
4.2 Оптимизация КНД при рабочем проектировании
4.3 Оптимизация компрессора высокого давления
ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ
ГЛАВА 5. ЭВОЛЮЦИОННЫЕ МЕТОДЫ ДОВОДКИ КОМПРЕССОРОВ
5.1 Мониторинг процесса доводки центробежной ступени
5.2 Борьба с опасными дефектами
5.3 Оценка качества сборки газотурбинного двигателя по его потребительским характеристикам
ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ
ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
ПРИЛОЖЕНИЕ

Компрессор газотурбинного двигателя - сложная газодинамическая система, характеристики которой во многом определяют облик и конкурентоспособность изделия. Он создается и совершенствуется в условиях ограничений по себестоимости, срокам создания, при растущих требованиях к ресурсу, статической и динамической прочности, газодинамической эффективности и др. В создании компрессоров для ГТД различного назначения участвуют большие коллективы людей, использующие на практике высокий научный потенциал, накопленный в отрасли за многие годы.
Магистральным путем создания и совершенствования высокоэффективных турбомашин является теоретико-физический анализ сложных процессов функционирования ГТД, разработка расчетных методов исследования, позволяющих находить нетривиальные, даже революционные решения. Однако в условиях растущей конкуренции всё большее внимание обращается на резервы эволюционного совершенствования собственных конструкций, когда риск оказаться в малоисследованной области физического механизма явлений сводится к минимуму. Значительный парк двигателей, находящихся в эксплуатации, нуждается в повышении ресурса, экономичности, надежности. Эта актуальная задача может решаться только на пути эволюционного совершенствования серийных конструкций в производстве и эксплуатации за счет повышения КПД узлов, снижения температуры газа перед турбиной, модифицирования геометрии элементов проточной части. Мировая тенденция повышения нагрузки на ступень компрессора породила новые проблемы поиска компромиссных решений в многокритериальных задачах объёмного (ЗБ) моделирования процессов газодинамики и прочности. Каждый численный эксперимент при проектировании компрессора стал уникальным, серия таких «проб и ошибок» - не обозримой, а конечный результат трудноуловим. Здесь то и нужна область достижимых решений, в которой могут быть обозначены пределы возможностей данной

Методами структурно-параметрического анализа между целевыми функциями У1 (тяга Р), У2 (расход топлива От) и входными переменными X получены следующие функциональные соотношения:
„ 51-С/2 51-13 П-Ш п пппл
У1=Р=ао+а а2 +а2 , 11=0,994;
«4 /,2-П 15-1Г2
т _ . , ГЫ6-ИЧ , 15-13 , 0-Ы-Ы „
К2=(?1=г»о+*1 * ——I +*г -&з —, я=0,986,
0 -пЗ 16 -Г2 л4-ГЗ
где йо, Я]... и 60, б)...- коэффициенты уравнений регрессии;
Я - коэффициент множественной корреляции.
В найденные структурные факторы для каждого уравнения связи (по три в каждом уравнении) в различных комбинациях входят практически все входные переменные. При полученных высоких значениях коэффициентов множественной корреляции II это означает, что включение во входное описание главных компонент элементов геометрии проточной части и качественных признаков является состоятельным. Эффективность и несмещенность прогнозных оценок эксплуатационных характеристик двигателей при различных их модификациях может быть повышена за счет введения более подробных входных описаний (параметров камеры сгорания, характеристик геометрии смесителей и др.). Тем не менее, уже при данном уровне параметризации объекта становится ясным, что система функциональных соотношений между рассматриваемыми параметрами является мультипликативной, в которой господствующими оказываются эффекты взаимодействия между переменными: изменение влияния одних из них происходит при каком-либо изменении значений других. Парциальное, независимое влияние параметров отсутствует, «улучшение» одного из элементов проточной части требует оптимальной коррекции геометрии другого. Информация о том, «интересы» каких из рассматриваемых элементов при этом могут быть затронуты, содержится в структуре самих уравнений связи.
Согласно выявленным взаимосвязям параметров одним из возможных сценариев совершенствования характеристик ГТД является изменение геомет-