Моделирование тепломассопереноса в кольцевых зазорах узлов уплотнений роторов турбонасосных агрегатов летательных аппаратов

• Автор: Романенков, Андрей Геннадиевич
• Шифр специальности: 05.07.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Воронеж
• Количество страниц: 109 с. : ил

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА ПО ПРОБЛЕМЕ ТЕЧЕНИЯ ВЯЗКОЙ ЖИДКОСТИ В ЩЕЛЕВЫХ КАНАЛАХ.
ВЫВОДЫ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ. IО
ЕЕ Модельные представления и особенности течения
процессов тепломассопереноса в щелевых каналах
1.2. Выводы и задачи исследования I б
2. МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ ТЕПЛОМАССОПЕРЕНОСА МЕЖДУ ВРАЩАЮЩИМИСЯ ПРОНИЦАЕМЫМИ КОЛЬЦАМИ
2.1. Постановка задачи моделирования процессов массопереноса
2.2. Решение задачи моделирования массопереноса рабочей среды
2.3. Моделирование задачи теплопереноса рабочей среды между подвижными проницаемыми кольцами
3. КОМПЬЮТЕРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧИ ТЕПЛОМАССОПЕРЕНОСА В ОСЕСИММЕТРИЧНЫХ КОЛЬЦЕВЫХ ЗАЗОРАХ УЗЛОВ УПЛОТНЕНИЙ ТУРБОНАСОСНЫХ АГРЕЕАТОВ
ЗЛ. Анализ численного решения массопереноса в кольцевом зазоре
3.2. Результаты численного анализа теплопереноса в кольцевом зазоре
4. ПРАКТИЧЕСКАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ ПРИ ПРОЕКТИРОВАНИИ УПЛОТНЕНИЙ ТУРБОНАСОСНЫХ АЕРЕГАТОВ
4.1. Вводные предпосылки
4.2. Состояние вопроса по конструктивным особенностям
уплотнений в турбонасосных агрегатах энергоустановок
4.3.Компьютерный анализ течения вязкой жидкости в узлах уплотнений роторов турбомашин
4.3.1. Обсуждение результатов расчетов температурного поля в осесимметричных кольцевых зазорах энергоустановок
4.4. Сопоставление результатов вычислений при течении вязкой среды в щелевом канале с аналогичными данными других авторов
ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ ЛИТЕРАТУРА

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность темы
В настоящее время существует проблема повышения надежности и эффективности функционирования неподвижных и самоустанавливающихся щелевых уплотнений проточной части насосов и турбин турбонасосных агрегатов (ТНА) летательных аппаратов (ЛА). В общем случае работы узлов уплотнений не допускается контакт поверхностей уплотнительных элементов корпуса и ротора, возникающий вследствие их нагрева . Поэтому возникает необходимость моделирования процессов тепломассопереноса в образованных кольцевых зазорах с целью расчета тепловой защиты и обеспечения надежного охлаждения наиболее теплонапряженных поверхностей уплотнительных элементов энергоустановок.
Кроме того, одним из основных направлений в совершенствовании лопаточных машин является улучшение характеристик уплотнений проточной части. Это связано с тем, что повышение характеристик турбомашин путем совершенствования лопаточной части обходится в 4-5 раз дороже, чем повышение, получаемое за счет совершенствования самих уплотнений и обеспечения их надежного охлаждения. Таким образом, необходимы дальнейшие научные исследования, вышеприведенной актуальной темы, позволяющие более детально изучать процессы тепломассопереноса при течении рабочих сред в щелевых зазорах и квалифицированно формулировать практические рекомендации.
Данная работа выполнялась по комплексному плану научно-исследовательских работ Воронежского государственного технического университета (Гос. регистр. № 01.20.0001796) и в рамках грантов «Тепломассоперенос в каналах двигателей и энергетических установок летательных аппаратов» (ГР 01.20.0001796).

3.1. Анализ численного решения массопереноса в кольцевом зазоре
В данном подразделе, используя пакет математического моделирования МаШСаб, проводится визуализация, обработка и анализ построенных по полученным аналитическим зависимостям в главе2 графиков.
На рис.3.1 - 3.6 представлено распределение радиальной и и касательной V (тангенциальной) компонент вектора скорости в функциональной зависимости от радиальной координаты г при различном изменении постоянных безразмерных величин: а,,а2 - скоростей вращения соответственно ротора (внутреннее кольцо) и внешнего кольца, коэффициента инжекции р, радиуса внутреннего кольца Г1 и местного (локального) числа Рейнольдса 11е (на внешнем кольце), т. е. и и V являются функциями от 1'(1-,а|,р,а2,г1,Не).
Рис. 3.1. иллюстрирует влияние увеличения скорости инжекции через ротор щ = (0.01; 0,5; 0,9) м/с, при котором соответственно растет значение коэффициента инжекции р = (0,1; 5; 9) на поле скоростей течения рабочей среды. В кольцевом зазоре высотой й = 0,001 м с внутренним радиусом Г1=0,05 м профили компонент скорости и и V располагаются в виде прямых параллельных линий относительно радиальной координаты г. Как видно, возрастание коэффициента инжекции означает интенсификацию процесса вдува (отсоса) рабочей среды (жидкости, газа) через ротор - это приводит к оттеснению линий скорости от их нулевого значения при р = 0,1 до у= 3,3 1025 и и=-1,8 1025 при р = 9.
Вместе С тем увеличение скорости инжекции через внешнее КОЛЬЦО 112 = (0,05; 0,1;0,25) м/с приведет к изменению комплекса величин, как: