Исследование угловых характеристик потока в турбинных решетках с целью усовершенствования методов проектирования газовых турбин авиационных двигателей

• Автор: Вятков, Владимир Вячеславович
• Шифр специальности: 05.07.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Рыбинск
• Количество страниц: 160 с. : ил

СОДЕРЖАНИЕ

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. АКТУАЛЬНЫЕ ПРОБЛЕМЫ АЭРОДИНАМИКИ РЕШЕТОК ГАЗОВЫХ ТУРБИН СОВРЕМЕННЫХ И ПЕРСПЕКТИВНЫХ АВИАЦИОННЫХ ГАЗОТУРБИННЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ

1.1. Особенности рабочего процесса современных газотурбинных двигателей

1.2. Угловые характеристики потока за турбинными решетками и способы осреднения выходных параметров потока

1.2.1. Распределение углов потока за выходными кромками лопаток

1.2.2. Зависимость параметров потока от расстояния до плоскости выходных кромок

1.2.1. Особенности распределения углов потока за решетками с воздушным охлаждением

1.3. Влияние вторичных течений на структуру потока в решетках турбомашин

1.3.1. Физическая природа вторичных течений
1.3.2. Влияние вторичных течений на аэродинамические характеристики решеток турбомашин
1.4. Расчетные исследования угловых характеристик турбинных
решеток
1.4.1. Современные численные метода решения задач
гидродинамики
1.4.2. Метод расчета эпюры выходных углов потока
Выводы по главе

ГЛАВА 2 ПЯТИТОЧЕЧНЫЙ ПНЕВМОМЕТРИЧЕСКИЙ НАСАДОК ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТРЕХМЕРНЫХ ПОЛЕЙ ТЕЧЕНИЯ
2.1. Существующие методы экспериментального исследования потока в решетках турбомашин
2.2. Описание конструкции насадка
2.3. Экспериментальный стенд для тарировки насадка и изучения аэродинамических характеристик решеток
2.4. Результаты тарировки насадка
2.5. Инструментальные и установочные погрешности при проведении экспериментов
2.6. Некоторые дополнительные вопросы проведения и обработки результатов
экспериментов
Выводы по главе
ГЛАВА 3. РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО ИССЛЕДОВАНИЯ НЕОХЛАЖДАЕМЫХ РЕШЕТОК
3.1. Описание экспериментальных установок
3.1.1. Плоские сопловые решетки
3.1.2. Плоская рабочая решетка
3.2. Результаты экспериментального исследования параметров потока за решетками в среднем по высоте сечении
3.3. Результаты экспериментального исследования полного потока за решеткой
3.3.1. Экспериментальное исследование сопловой решетки
3.3.2. Экспериментальное исследование рабочей решетки
Выводы по главе
ГЛАВА 4. РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО ИССЛЕДОВАНИЯ
ОХЛАЖДАЕМЫХ РЕШЕТОК
4.1. Аэродинамическая оптимизация ступенчатой выходной кромки лопаток газовых турбин
4.2. Экспериментальное исследование канала с двухступенчатым внезапным расширением
4.3. Результаты исследования параметров потока за охлаждаемыми
решетками
Выводы по главе
Глава 5. ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ВТОРИЧНЫХ ТЕЧЕНИЙ НА УГЛЫ ВЫХОДА ПОТОКА ИЗ ТУРБИННОЙ РЕШЕТКИ
5.1. Метод расчета продольной завихренности на выходе из
решетки
5.2. Методика расчета углов выхода потока за решеткой
5.3. Описание модели межлопаточных каналов
5.4. Результаты экспериментального и расчетного исследования модели межлопаточных каналов
5.5. Особенности расчета эпюры выходных углов для активных
решеток
5.6. Углы выхода потока для коротких решеток
Выводы по главе
Выводы по работе
Список используемых источников

3¥л 0у
<9г| <Эг
можно ввести функцию тока ¥ такую, что
дъ с¥|
На основании (1.4) выражению (1.2) можно придать вид:
дгч? д
+ —^ = 0, (1.3)
Wг=-^ . (1.4)
ап2 ' Э22 ^ес' (1'5)
Для того, чтобы рассчитать изменение угла потока на выходе из решетки сначала вычисляют завихренность вторичного течения в сечении за выходной плоскостью решетки, а затем функцию тока этого течения. Методика такого расчета изложена в работе /69/.
Допускаются следующие упрощения:
1) Массовые силы не учитываются;
2) поток считается стационарным, невязким, несжимаемым;
3) Рассматриваются изменения скорости на входе только по высоте лопаток;
4) завихренностью потока на выходных кромках принебрегают;
5) поверхности постоянных величин полного давления считаются
плоскими и параллельными торцевым стенкам при прохождении их через
решетку.
В общем случае вторичная завихренность зависит от состояния потока на входе в решётку и от условий течения в межлопаточных каналах. Существуют различные методы определения £,зес /25/. Здесь рассмотрим вывод этой формулы из работы /10/, основанный на анализе уравнения движения идеальной