Влияние отношения разностей давлений охлаждающего воздуха на дефлекторе и стенке сопловой лопатки на тепловое состояние входной кромки

• Автор: Сендюрев, Станислав Игоревич
• Шифр специальности: 05.07.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Пермь
• Количество страниц: 151 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение
1. Анализ состояния исследований температурного состояния охлаждаемых сопловых лопаток турбин

1.1 Охлаждение лопаток турбины: конструкция, режимы и условия работы

1.2 Методы исследования температурного состояния сопловых лопаток турбин

1.2.1 Моделирование теплоотдачи во внутренних полостях лопатки

1.2.2 Моделирование теплоотдачи на наружной поверхности лопатки

1.2.3 Влияние пленочного охлаждения на теплообмен

на наружной поверхности лопатки

1.2.4 Влияние турбулентности потока на теплообмен

на наружной поверхности лопатки

1.2.5 Влияние перепада давлений на входной кромке на эффективность ее охлаждения
1.2.6 Влияние формы профиля отверстий перфорации на эффективность пленочного охлаждения
1.3 Выводы по главе. Задачи исследования.
2. Моделирование теплообмена в сопловых лопатках турбин.
2.1 Температурные поля в сопловых лопатках.
2.1.1 Определение теплового состояния сопловой лопатки
первой ступени двигателя ПС-90А
2.1.2 Определение теплового состояния сопловой лопатки
первой ступени двигателя ПС-90А2
2.2Верификация результатов расчетов
2.3 Оценка эффективности охлаждения входной кромки сопловых лопаток турбин.
2.4 Выводы по главе.

3. Применение результатов исследования при проектировании
двигателя.
3.1 Применение разработанной методики при проектировании
системы охлаждения входной кромки сопловых аппаратов турбин.
3.2 Применение разработанной методики и тепловой модели при проектировании сопловой лопатки первой ступени
экспериментального двигателя.
3.3 Выводы по главе.
Заключение.
Список литературы

Введение
Достижение конкурентоспособности авиационного двигателестроения в мировом масштабе является важнейшим шагом в переходе к производящей, наукоемкой и несырьевой модели экономики. В настоящее время авиапромышленность является одной из ведущих отраслей инновационного развития экономики России. Кроме того, авиационная промышленность является одной из наиболее наукоемких отраслей в мире.
Авиационные двигатели признаны наисложнейшим механизмом XX века и являются продукцией с широчайшим спектром применения: генерация электроэнергии, привод для нагнетателей природного газа и нефтяных насосов, но в первую очередь, гражданская и военная авиация.
Для обеспечения конкурентоспособности двигателей одними из важнейших требований становятся повышение надежности и топливной экономичности. Эти требования противоречивы, так как увеличение экономичности и необходимое для этого увеличение температуры газа перед турбиной приводит к снижению надежности двигателя из-за ухудшения прочностных свойств материалов деталей. Максимизация одного из этих требований приведет к минимизации другого, однако оба этих требования очень важны и требуют взаимной увязки.
В погоне за КПД постоянно растет температура на входе в турбину. С учетом окружной неравномерности она может достигать величин порядка 2200 К. В связи с этим растет значение пленочного охлаждения. Максимально допустимая температура для лопатки растет, в свете постоянного совершенствования используемых материалов, а рабочие температуры, для теплозащитного покрытия меньше или равны 1200, следовательно, охлаждать надо наружную поверхность лопатки.
На двигателях 4 и 5 поколения все больше проблем возникает с охлаждением спинки лопатки. Это связано с тем, что нагрузка на ступень, угол поворота потока в решетках и изгиб спинки лопатки увеличиваются.
вытекающие из первого и второго законов Кирхгофа, а также дополнительное замыкающее соотношение.
Согласно первому закону Кирхгофа, в каждом узле графа должно соблюдаться условие материального баланса, то есть алгебраическая сумма расходов должна равняться нулю[15]:
^GІ = О (1.19)

Согласно второму закону Кирхгофа, в каждом замкнутом контуре
алгебраическая сумма перепадов давлений в ветвях должна равняться нулю
[15]:

(1-20)

В качестве замыкающего соотношения используется зависимость, характеризующая для каждой ветви графа взаимосвязь между перепадом давлений, гидравлическим сопротивлением и расходом [15]:
АР]=ггС1 (1.21)
Гидравлическое сопротивление определяется по формуле [15]:
Г = &Ш, (1.22)
2-Г2-Р
где коэффициент гидравлического сопротивления;
Я - универсальная газовая постоянная;
Г - площадь канала;
Т- средняя температура в ветви;
Р - среднее давление в ветви.
Коэффициент гидравлического сопротивления вычисляется как сумма из нескольких слагаемых, соответствующих сопротивлению на входе, выходе, сопротивлению трения, местного сужения (расширения), поворота, подогрева и так далее. Коэффициент гидравлического сопротивления каждого участка вычисляется чаще всего по экспериментально полученным обобщенным критериальным зависимостям для различных типов каналов - на основе