WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 | 2 ||

Трехмерный расчет конвективно-охлаждаемой лопатки с гладкой стенкой, при задании граничного условия третьего рода со стороны горячего газа представлен на рис.16. Изменение поля температуры профиля лопатки соответствует относительному расходу воздуха Gв=2%. Расчет поля скорости и давления для сопловых лопаток с гладкой внутренней поверхностью стенки произведен на основе решения трехмерного осредненного по времени уравнения Навье-Стокса (уравнения Рейнольдса). Зависимость коэффициента гидравлического сопротивления гладких каналов срединного участка профиля лопатки от числа Рейнольдса дано на Рис.17

Рис.16. Температурное поле в сечениях по высоте пера рабочей конвективно-охлаждаемой лопатки при аппроксимации третьего порядка для плотности теплового потока.

Рис.17 Зависимость коэффициента гидравлического сопротивления гладких каналов срединного участка профиля лопатки от числа Рейнольдса:1-расчет при аппроксимации третьего порядка для плотности теплового потока; - эксперимент

На Рис. 18 представлено распределение относительной температуры стенки по относительной высоте пера сопловой лопатки.

Рис. 18 Распределение относительной температуры стенки по относительной высоте пера сопловой лопатки 1,2,3-.расчетные распределения

Рис. 19 Относительная точность расчета температуры стенки лопатки.

Сопоставление расчетных и экспериментальных результатов показало, что в этом случае аппроксимации величины плотности теплового потока на гранях контрольного объема третьего порядка они имеют точность до 2%-3%,второго порядка 2%-4%,первого порядка 3%-5%. Причем на грубой сетке точность расчета с аппроксимацией первого порядка составляет 9%,второго- 6% третьего-4% Рис.19, Рис20. На частых сетках точность расчетов соответственно-6%,4% 3%.

Таким образом, разработанный алгоритм расчета температурного состояния лопаток турбин с применением метода контрольного объема позволяет полу-чать приемлемую точность уже на грубых сетках, начиная с аппроксимации второго порядка для плотности теплового потока на гранях контрольного объема. Для более частых сеток точность расчетов может быть повышена.

Рис20. Относительная точность расчета удельного теплового потока в стенку лопатки

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

1.Создание новых поколений газотурбинных двигателей при условии сокращения сроков и затрат на их проектирование определяет необходимость развития аналитических методов расчета и исследования температурного состояния лопаток газовой турбины в направлении формирования расчетных моделей, обеспечивающих повышение точности расчетов при минимизации трудоемкости их выполнения. В связи с этим для повышения эффективности создания газотурбинного двигателя целесообразно применять комплексный подход при аналитическом исследовании температурного состояния охлаждаемых и неохлаждаемых лопаток турбины, основанный на развитии метода контрольного объема.

2. Для реализации комплексного подхода к исследованию температурного состояния лопаток газовой турбины разработана обобщенная трехмерная математическая модель, учитывающая переменность теплофизических и термодинамических свойств материала лопатки и окружающей среды.

3.Сформированы расчетные методики, обеспечивающие повышение адекватности определения температурного состояния неохлаждаемых и охлаждаемых лопаток газовой турбины, за счет более полного учета факторов теплообмена в лопатке.

4.Установлены оптимальные уровни сложности математического описания теплообменных характеристик, обеспечивающие максимальную точность определения температурных полей в лопатках методом контрольного объема при эксплуатационных условиях теплообмена в турбине. При этом отмечено, что предельное насыщение точности расчетного результата метода контрольного объема, как для неохлаждаемых лопаток, так и для конвективно- охлаждаемых не превышает аппроксимаций третьего порядка величины плотности теплового потока на гранях контрольного объема.

5. Сравнение полученных расчетных закономерностей изменения температурного состояния лопаток с экспериментальными данными показало, что переход к аппроксимации третьего порядка величины плотности теплового потока на гранях контрольного объема позволяет понизить относительную погрешность определения температуры для неохлаждаемых лопаток на 5%-6%, а для каналов охлаждения лопаток на 7%-8%, что при температуре газа ~1800К и современном допустимом уровне температуры стенки лопатки 1200К~1300К составляет 60-100 градусов.

6. Разработанные модели, расчетные методики, алгоритмы и программное обеспечение позволяют повысить точность определения температурных полей лопаток без существенного увеличения времени и трудоемкости расчетов.

Основные положения диссертации отражены в следующих публикациях:

1. Красавин Д.А., Дмитренко А.В. «Температурное поле рабочей лопатки турбины, изготовленной из композиционного материала.» Всероссийская научно-техничесая конференция «Новые технологии и материалы»,НМТ- 2006,T.2, cтр58-59.

2. Красавин Д.А., Дмитренко А.В. Определение трехмерного поля температуры в телах с источником тепла. Научные труды МАТИ 2006,Т.5, стр.54

3. Красавин Д.А, Дмитренко А.В. Определение поля температуры в рабочей лопатке турбины. Тезисы докладов XXX Гагаринских чтений, «МАТИ»-РГТУ,M.,2006Т.8,с.187-188

4.Дмитренко А.В. Красавин Д.А. Расчет трехмерного поля температуры при аппроксимации второго порядка плотности теплового потока на гранях контрольного объема Третья Российская Национальная Конференция по теплообмену РНКТ4, М.,2006.,Т.3., с.200-203.

5 Красавин Д.А., Дмитренко А.В. Исследование развития ламинарного потока в прямоугольных трубах. Научные труды МАТИ.,2006.Т.2, с35-38

6. Дмитренко А.В., Красавин Д.А. Расчет трехмерного процесса теплопередачи при течении газа в лопатке рабочего колеса методом контрольного объема. ХVI Школа-семинар под руководством ак. РАН А.И.Леонтьева «Проблемы газодинамики и тепломассообмена в энергетических установках» Cанкт-Петербург, Россия, 2007,Т.2,с121-124.

7. Дмитренко А.В. Красавин Д.А. Разработка методики и алгоритма проектирования системы охлаждения лопаток турбин энергетических установок. Авиационная промышленность №3, стр.16-21, Москва, 2008г.

Подписано в печать 12.12. 2008г. Объем 1,0 п.л. Тираж 100 экз.Заказ №163_

Издательский центр “МАТИ”

109240, г. Москва, Берниковская наб., 14 стр.2

Pages:     | 1 | 2 ||






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»