Исследование влияния диффузорности на эффективность межтурбинных переходных каналов газотурбинных двигателей в условиях переменной по радиусу входной закрутки потока

• Автор: Карелин, Олег Олегович
• Шифр специальности: 05.07.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Рыбинск
• Количество страниц: 149 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. СОСТОЯНИЕ ИССЛЕДУЕМОЙ ПРОБЛЕМЫ И ПОСТАНОВКА
ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ
1Л. Анализ параметров течения в плоских и осесимметричных
диффузорах
1.2. Аэродинамические характеристики диффузоров
1.3. Анализ параметров течения в кольцевых диффузорах
1.4. Анализ геометрических параметров межтурбинных переходных
каналов
1.5. Условия работы межтурбинных переходных каналов
1.6. Влияние входной закрутки потока на эффективность работы кольцевых
диффузоров
1.7. Влияние геометрических параметров на эффективность работы
осекольцевых диффузоров с закруткой потока
ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ
ГЛАВА 2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ МЕЖТУРБИННЫХ ПЕРЕХОДНЫХ КАНАЛОВ
2.1. Основные вопросы моделирования
2.2. Опытный стенд и модель
2.3. Измерение параметров потока
2.4. Методика испытаний модели и обработки данных
2.5. Оценка погрешностей результатов исследований
2.6. Анализ достоверности результатов
ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ
ГЛАВА 3. АНАЛИЗ РЕЗУЛЬТАТОВ ЭКСПЕРИМЕНТА
3.1. Характеристики закручивающего устройства
3.2. Потери в диффузорах при осевом течении на входе
3.3. Потери в диффузорах при наличии входной закрутки потока
3.4. Изменение коэффициентов давления вдоль наружной стенки
диффузоров
3.5. Изменение углов закрутки потока в диффузорах
3.6. Оценка изменения углов закрутки потока в диффузорах
3.7. Расчетный метод оценки потерь в диффузорах
3.8. К вопросу определения толщины пограничного слоя в условиях скоса
потока
ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ
ГЛАВА 4. ЧИСЛЕННОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕЧЕНИЯ В МЕЖТУРБИННЫХ ПЕРЕХОДНЫХ КАНАЛАХ
4.1. Применение численных методов
4.2. Моделирование течения в межтурбинном переходном канале
4.3. Результаты расчета
ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность работы. Межтурбинный переходный канал - это обязательный элемент большинства авиационных и промышленных газотурбинных двигателей, который появляется при обеспечении наибольшей эффективности работы турбины газогенератора, турбины низкого давления или силовой турбины. Межтурбинный переходный канал оказывает непосредственное влияние на условия работы турбины низкого давления и силовой турбины и, следовательно, на работу всего двигателя. Поэтому на межтурбинный переходный канал накладывается жесткие ограничения по величине потерь давления. Кроме того, при проектировании турбины низкого давления и силовой турбины для обеспечения их высокой эффективности необходимо знать распределение параметров на входе, а распределение этих параметров во многом зависит от особенностей течения в переходном канале.
Модификация авиационных газотурбинных двигателей, как правило, осуществляется за счет каскада низкого давления, а модификация промышленных газотурбинных установок - за счет силовой турбины. Поэтому межтурбинный переходный канал в условиях модификации двигателей занимает одно из основных мест, так как во многом определяет условия работы модифицированных турбин. Модификация газотурбинных двигателей в целях повышения их мощности сопровождается либо увеличением числа ступеней турбины, либо увеличением ее диаметра. Увеличение диаметра приводит к росту диффузорности межтурбинного переходного канала.
Турбины высокого давления современных газотурбинных двигателей могут иметь весьма разнообразный характер распределения входной закрутки по высоте проточной части. Закрутка может быть постоянной по радиусу, а также увеличиваться или уменьшаться по радиусу. Поэтому

Х/11]

х/11.

Рис. 24. Модель переходного канала (а) и изменение толщины вытеснения (б) и формпараметра (в) вдоль стенок переходного канала [44]
Влияние входной закрутки потока на эффективность осерадиальных диффузоров и выхлопных патрубков рассматривалось в работах В. Н. Амелюшкина, М. П. Уманского [4], М. Е. Дейча, А. Е. Зарянкина [26], С. А. Довжика, В. М. Картавенко [30], В. К. Мигая, Э. И. Гудкова, В. А. Басова [5, 24, 53], И. Г. Гоголева, А. М. Дроконова [20], Н. Пономарева [61]. Результаты этих исследований показали, что в отдельных случаях умеренная закрутка потока на входе в диффузор или патрубок может быть использована для улучшения его работы. В диффузорах с проточной частью, свободной от силовых опор и ребер, рассматриваемый фактор, как правило, оказывает