Исследование автоколебательных процессов в центробежных форсунках авиационных ГТД

• Автор: Кныш, Олег Юрьевич
• Шифр специальности: 05.07.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1999
• Место защиты: Самара
• Количество страниц: 231 с.

УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ
Аг - геометрическая характеристика форсунки;
Аэ - эквивалентная или экспериментальная характеристика форсунки; Л - плечо закрутки;
(1 - диаметр; г - радиус;
О - объемный расход;
И - массовый расход;
V - объем гидроаккумулятора;
а - скорость звука;
а - коэффициент сжимаемости;
и - тангенциальная составляющая скорости
У - осевая составляющая скорости;
со - угловая скорость вращения;
вх - скорость во входных каналах форсунки;
С - скорость распространения длинных волн;
Б - интегральная степень закрутки потока; ґ — частота колебаний;
5 - амплитуда колебаний; р - коэффициент расхода;
Ф - коэффициент заполнения сопла;
Ф - угол входа в сопло; р - плотность;
4 - коэффициент сопротивления входных каналов;

ГЛАВА 1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ
ВОЗНИКНОВЕНИЯ НЕСТАЦИОНАРНЫХ РЕЖИМОВ
ПРИ РАБОТЕ ТОПЛИВНЫХ ФОРСУНОК
1Л. Классификация колебаний в закрученных потоках
жидкости и газа
1.2. Локальные колебания тангенциальной формы в вихревых газовых форсунках
и свободных закрученных потоках
1.3. Локальные колебания продольной формы
в центробежных форсунках
1.4. Автоколебания в струйных форсунках
с нелинейной характеристикой
1.5. Исследование динамических характеристик центробежных форсунок
1.6. Автоколебания продольной формы
в центробежных форсунках
1.7. Задачи исследования
ГЛАВА 2. ФИЗИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ РАЗВИТИЯ
АВТОКОЛЕБАТЕЛЬНЫХ ПРОЦЕССОВ В ЦЕНТРОБЕЖНОЙ ФОРСУНКЕ
2.1. Гидродинамическая структура течения жидкости в вихревой камере форсунки
сложной конструктивной формы
2.2. Основные элементы автоколебательной системы в центробежной форсунке
и их взаимодействие

Выводы
ГЛАВА 3. ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ РАЗВИТИЯ АВТОКОЛЕБАНИЙ В ПРОТОЧНОМ ТРАКТЕ ЦЕНТРОБЕЖНОЙ ФОРСУНКИ
3.1. Вывод формулы для расчета давления
в приосевой зоне вихревого ядра
3.2. Анализ процесса срабатывания вихревого клапана при взаимодействии вихрей
в сопловом сечении форсунки
3.3. Расчет расхода жидкости в вихревое ядро
3.4. Расчет частоты и амплитуды
колебаний давления
Выводы
ГЛАВА 4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ УСТАНОВКА И
МЕТОДИКА ИЗМЕРЕНИЙ КОЛЕБАНИЙ ПРИ ИСПЫТАНИЯХ ЦЕНТРОБЕЖНЫХ ФОРСУНОК
4.1. Краткое описание экспериментальной установки
4.2. Анализ погрешностей измерения
физических величин
4.3. Автоматизированная система для
обработки результатов испытаний
ГЛАВА 5. ПРИМЕНЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЯ
5.1. Уточненный гидравлический расчет простых центробежных форсунок
авиационных ГТД
5.2. Методика расчета и проектирования
вихревых гидропульсаторов
5.3. Разработка вихревых гидроакустических диспергаторов для систем
топливопитания ГТД

жидкости в форсунке, воздействующих на рабочий процесс в камере сгорания ГТД.
В частности, было установлено свойство центробежной форсунки усиливать колебания давления подобно резонатору [23].
По вопросам динамики центробежных форсунок, как в теоретическом, так и особенно в экспериментальном плане лидирующее положение занимают исследования МАИ, выполненные под руководством В.Г. Базарова [23, 24]. Рассматривая форсунку как совокупность отдельных звеньев (входные каналы, камера закручивания и сопло), В.Г. Базаров на основе известного метода малых возмущений проводит анализ устойчивости движения жидкости в форсунках различной конфигурации. В определенных диапазонах частот внешних возмущений от 400 до 1600 Гц обнаружено свойство форсунок усиливать амплитуду колебаний расхода жидкости. Выявлена возможность образования внутренней обратной связи между колебаниями скорости во входных каналах и связанными с ними колебаниями центробежного давления в камере закручивания. Ценность выполненных в МАИ исследований состоит в том, что они реально на эксперименте подтвердили свойство центробежных форсунок усиливать или ослаблять вынужденные колебания, поступающие к форсунке либо со стороны системы подачи, либо со стороны выходного сопла. Относительно малые флуктуации диаметра воздушного вихря в канале форсунки при вынужденных колебаниях дают убедительное основание к правомерности применения известных линейных методов исследования. Вторым важным результатом работ МАИ является, на наш взгляд, экспериментальное доказательство невозможности вывода форсунки на режим автоколебаний ни при жестком, ни при мягком внешнем возбуждении вынужденными колебаниями очень высоких амплитуд. Как выяснилось, центробежная форсунка представляет собой устойчивую динамическую систему, практически мгновенно восстанавливающую стационарный режим течения после прекращения внешних воздействий. Более того, В.Г. Базаровым на этой основе предложена конструкция [23] вихревого гасителя колебаний.