Математические методы и алгоритмы решения задач компьютерного моделирования эрозии лопаток влажнопаровых турбин

• Автор: Коростелев, Дмитрий Александрович
• Шифр специальности: 05.13.18
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Брянск
• Количество страниц: 198 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение
I лава 1. Анализ подходов к математическому и компьютерному моделированию каплеударной эрозии рабочих лопаток влажнопаровых турбин
1.1. Современные математические модели каплеударной эрозии рабочих лопаток влажнопаровых турбин
1.2. Задачи математического моделирования каплеударной эрозии рабочих лопаток влажнопаровых турбин и подходы к их решению.

1.3. Анализ методов имитационного моделирования сложных вычислительных задач

1.4. Выводы по главе. Постановка задач диссертационной работы.

Глава 2. Математические методы и алгоритмы решения задач компьютерного моделирования каплеударной эрозии рабочих лопаток влажнопаровых турбин
2.1. Взаимосвязь задач компьютерного моделирования каплеударной эрозии рабочих лопаток влажнопаровых турбин.
2.2. Распределенное имитационное моделирование прогнозирования эрозионного износа рабочих лопаток влажнопаровых турбин.

2.2.1. Метод распределенного имитационного моделирования

2.2.2. Алгоритм пространственной дискретизации поверхности рабочих лопаток.
2.2.3. Математическое моделирование процесса расширения пара во влажнопаровой ступени на номинальном и частичных режимах работы турбины.
2.2.4. Математическое моделирование процесса образования и движения капельной влаги в осевом зазоре влажнопаровой ступени и параметров соударения с рабочими лопатками
2.2.5. Моделирование эрозионного изнашивания рабочей лопатки
2.3. Численный метод решения задачи выявления эрозионноусталостных
свойств материалов
2.4. Математические методы определения параметров оптимальной
противоэрозионной защиты
2.4.1. Алгоритм оптимизации параметров противоэрозионной защиты
2.4.2. Алгоритм определения оптимальных режимов эксплуатации влажнопаровых турбин
2.4.3. Алгоритм определения оптимальной пассивной защиты рабочих лопаток.
2.5. Выводы по главе
Глава 3. Программный комплекс решения задач компьютерного моделирования каплеударной эрозии рабочих лопаток влажнопаровых турбин.
3.1. Этапы разработки программного комплекса
3.2. Структурные и функциональные требования к программному
комплексу
3.3. Выбор и разработка архитектуры программного комплекса
3.4. Язык программирования, средства разработки и используемая
3.5. Логическая структура БД
3.6. Конструирование пользовательского интерфейса.
3.7. Описание структуры и принципов функционирования
программного комплекса.
3.8. Выводы по главе.
Глава 4. Проведение вычислительных экспериментов с помощью программного комплекса и проверка адекватности их результатов
4.1. Прогнозирование количественных показателей эрозии.
4.2. Выявление эрозионноусталостных свойств.
4.3. Определение параметров оптимальной противоэрозионной
защиты.
4.4 Выводы по главе
Заключение.
Список литературы


Вторая глава посвящена разработке методов и алгоритмов решения задач компьютерного моделирования каплеударной эрозии 1 влажнопаровых турбин. Проведено построение схемы, устанавливающей взаимосвязь между следующими задачами компьютерного моделирования прогнозирования эрозионного износа РЛ в том числе прошедших восстановление, выявления или уточнения эрозионноусталостных свойств материалов РЛ и их защитных покрытий, определения параметров оптимальной противоэрозионной защиты. РЛ может быть положено в основу решения двух других задач. РЛ, математической модели процесса расширения пара во влажнопаровой ступени, математической модели процесса образования и движения капельной влаги в осевом зазоре и имитационной модели кинетики эрозионноусталостного разрушения материала I. Также разрабатываются численный метод решения задачи выявления эрозионноусталостных свойств и алгоритмы автоматизированного определения параметров оптимальной противоэрозионной защиты для разных вариантов постановки задачи. В третьей главе дано описание этапов разработки программного комплекса Эрозион, предназначенного для решения задачи компьютерного моделирования каплеударной эрозии прогнозирования эрозионного износа, выявления эрозионноусталостных свойств материалов и определения параметров оптимальной противоэрозионной защиты РЛ влажнопаровых турбин. Требования к программному комплексу формируются с учетом разработанных методов и алгоритмов моделирования. Проводится исследование по разработке архитектуры программного комплекса и организации межсетевого взаимодействия его подсистем. Приводятся функциональные характеристики разработанного программного комплекса, описание его структуры и принципов работы, а также описание входящих в его состав модулей. В четвертой главе проводится исследование эффективности применения разработанного программного комплекса Эрозион при решении задач определения параметров оптимальной противоэрозионной защиты, выявления эрозионноусталостных свойств материалов и прогнозирования эрозионного износа. На основе сравнительного анализа точности и скорости решения задач формируются рекомендации по настройке параметров моделирования. Также осуществляется оценка адекватности получаемых решений. Результаты исследований позволили сформулировать следующие положения, выносимые на защиту. Математический метод распределенного компьютерного моделирования каплеударной эрозии рабочих лопаток влажнопаровых турбин. Алгоритм определения и уточнения эрозионноусталостных свойств материалов на основе компьютерного моделирования. Алгоритм определения параметров оптимальной противоэрозионной защиты РЛ влажнопаровых турбин на основе компьютерного моделирования. Архитектуру и функциональные характеристики разработанного программного комплекса Эрозион. ГЛАВА 1. Проводимые в настоящее время теоретические и экспериментальные исследования закономерностей каплеударной эрозии рабочих лопаток последних ступеней влажнопаровых турбин направлены, прежде всего, на разработку противоэрозионных мероприятий, которые могут обеспечить повышение надежности и экономичности этих ступеней. Однако полноценное исследование на реальных турбоустановках является долговременным, очень дорогостоящим методом, требующим обследования большого числа различных турбин. Решением проблемы изучения и прогнозирования каплеударной эрозии может быть разработка и применение систем компьютерного моделировании каплеударной эрозии. При эксплуатации влажнопаровых турбин актуальной является проблема эрозии элементов их проточных частей, приводящая к снижению надежности и экономичности энергоустановки, а также способной стать причиной серьезных аварий. Эрозия процесс постепенного разрушения и удаления материала поверхности твердого тела с нарушением его исходных физикомеханических свойств, конфигурации и размеров в результате механического воздействия капель жидкости, пузырьков пара или твердых частиц эродента при возможных дополнительных воздействиях со стороны внешней среды. Особенно подвержены эрозии входные кромки рабочих лопаток последних влажнопаровых ступеней.