Исследование угловых характеристик потока в турбинных решетках с целью усовершенствования методов проектирования газовых турбин авиационных двигателей
Диссертация
Вместе с тем ввиду большой трудоемкости определения совместных полей параметров потока за решеткой в реальных условиях продувок, особенно малоразмерных турбин, представляется полезным получение обобщенных данных о дрейфе эпюр этих параметров вдоль фронта решетки, а также построение соответствующих расчетных методов, позволяющих с достаточной точностью оценивать указанные особенности течения газа… Читать ещё >
Содержание
- ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
- ГЛАВА 1. АКТУАЛЬНЫЕ ПРОБЛЕМЫ АЭРОДИНАМИКИ РЕШЕТОК ГАЗОВЫХ ТУРБИН СОВРЕМЕННЫХ И ПЕРСПЕКТИВНЫХ АВИАЦИОННЫХ ГАЗОТУРБИННЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ
- 1. 1. Особенности рабочего процесса современных газотурбинных двигателей
- 1. 2. Угловые характеристики потока за турбинными решетками и способы осреднения выходных параметров потока
- 1. 2. 1. Распределение углов потока за выходными кромками лопаток
- 1. 2. 2. Зависимость параметров потока от расстояния до плоскости выходных кромок
- 1. 2. 1. Особенности распределения углов потока за решетками с воздушным охлаждением
- 1. 3. Влияние вторичных течений на структуру потока в решетках турбомашин
- 1. 3. 1. Физическая природа вторичных течений
- 1. 3. 2. Влияние вторичных течений на аэродинамические характеристики решеток турбомашин
- 1. 4. Расчетные исследования угловых характеристик турбинных решеток
- 1. 4. 1. Современные численные метода решения задач гидродинамики
- 1. 4. 2. Метод расчета эпюры выходных углов потока
- 2. 1. Существующие методы экспериментального исследования потока в решетках турбомашин
- 2. 2. Описание конструкции насадка
- 2. 3. Экспериментальный стенд для тарировки насадка и изучения аэродинамических характеристик решеток
- 2. 4. Результаты тарировки насадка
- 2. 5. Инструментальные и установочные погрешности при проведении экспериментов
- 2. 6. Некоторые дополнительные вопросы проведения и обработки результатов экспериментов
- 3. 1. Описание экспериментальных установок
- 3. 1. 1. Плоские сопловые решетки
- 3. 1. 2. Плоская рабочая решетка
- 3. 2. Результаты экспериментального исследования параметров потока за решетками в среднем по высоте сечении
- 3. 3. Результаты экспериментального исследования полного потока за решеткой
- 3. 3. 1. Экспериментальное исследование сопловой решетки
- 3. 3. 2. Экспериментальное исследование рабочей решетки
- 4. 1. Аэродинамическая оптимизация ступенчатой выходной кромки лопаток газовых турбин
- 4. 2. Экспериментальное исследование канала с двухступенчатым внезапным расширением
- 4. 3. Результаты исследования параметров потока за охлаждаемыми решетками
- 5. 1. Метод расчета продольной завихренности на выходе из решетки
- 5. 2. Методика расчета углов выхода потока за решеткой
- 5. 3. Описание модели межлопаточных каналов
- 5. 4. Результаты экспериментального и расчетного исследования модели межлопаточных каналов
- 5. 5. Особенности расчета эпюры выходных углов для активных решеток
- 5. 6. Углы выхода потока для коротких решеток
Список литературы
- Абианц В.Х. Теория авиационных газовых турбин. М.: Машиностроение, 1979. -246 с.
- Алексеев Ю.С., Шаталов Ю. С., Якупов JI.C., Назимов P.A. Расчет вторичного течения в решетках с наклонными лопатками // Изв. вузов. Авиационная техника, 1990, — № 2. С. 37−40.
- Аэродинамическое совершенствование лопаточных аппаратов турбин / Под ред. В. С. Жуковского и С. С. Кутателадзе. М.- Л.: Госэнергоиздат, 1960. -340 с.
- Аэродинамика турбин и компрессоров / Под ред. У. Р. Хауторн М.: Машиностроение, 1968. — 742 с.
- Бартон, Моффат, Ранд ел. Влияние вторичного течения на угол выхода потока в прямых решетках: Труды американского общества инженеров-механиков // Энергетические машины и установки. т.97. — № 1. — 1975. — С. 102−111.
- Богомолов E.H. Коэффициент сжатия струи газа при истечении потока через щель в уступе канала // Прикладная механика 1974. Т. 10. — № 6. — С.101 110.
- Богомолов Е. Н. Определение концевых потерь в турбинных решетках с учетом влияния входного пограничного слоя // Изв. вуз. Авиационная техника. 1991. № 2. — С. 54 — 60.
- Богомолов Е. Н. Рабочие процессы в охлаждаемых турбинах газотурбинных двигателей с перфорированными лопатками. М.: Машиностроение. -1987.- 160 с.
- Богомолов Е. Н. Основы теории и выбор параметров авиационных газовых турбин. Ярославль: Изд. ЯПИ. — 1986. — 88 с.
- Богомолов E.H. Гидродинамика вторичных течений в турбомашинах. — Рыбинск: Изд. РГАТА. 1998 в 2х. частях, 158 с.
- П.Богомолов E.H. О степенной интерпретации логарифмического распределения скорости в турбулентном пограничном слое // Изв.вузов. Авиационная техника. 2001. — № 4. — С. 64 66.
- Богомолов E.H., Вятков В. В., Ремизов А. Е. Исследование ближнего следа за турбинной решеткой // Изв. вузов. Авиационная техника. 2001. № 3. — С 15−18.
- Богомолов E.H., Вятков В. В., Данилюк A.A. Аэродинамическая оптимизация ступенчатой выходной кромки лопаток газовых турбин // Изв. вузов. Авиационная техника. 2002. — № 2. — С. 16 — 19.
- Богомолов Е. Н., Ремизов А. Е. Влияние смыкания вторичных течений на характеристики сопловой решетки газовой турбины // Изв. вуз. Машиностроение. 1993. — № 10−12. — С. 53 -60.
- Богомолов E.H. О смыкании зон вторичных течений и его влиянии на концевые потери // Изв. вузов. Авиационная техника. — 1991. № 3. — С. 25 -31.
- Богомолов E.H., Лебедев В. В., Тугов С. Н. О структуре течения в зоне торможения пристеночного пограничного слоя в потоке, набегающем на входные кромки турбинных решеток // Изв. вуз. Энергетика. 1990. — № 6. -С. 90−93.
- Богомолов Е. Н., Ремизов А. Е., Ежелин С. И. Исследование поведения вторичных вихрей в коротких турбинных решетках и их влияние на пристеночное течение на профиле // Изв. вузов. Машиностроение. 1996. -№ 1−3. — С. 35 — 41.
- Богомолов Е. Н., Ходак Е. А. Струйная модель вторичных течений в искривленном канале прямоугольного сечения // Изв. вуз. Авмационная техника. 1998. № 4. — С. 95−102.
- Богомолов E.H., Ходак Е. А. Метод определения потерь в канале, вызванных изменением продольной кривизны стенки // Изв. вузов. Авиационная техника. 1997. — № 3. — С. 88−93.
- Богомолов Е. Н., Лебедев В. В. Визуальные исследования пространственного пристеночного течения на входе в турбинную решетку // Изв. вуз. СССР. Энергетика. 1988. — № 4. — С. 68 — 72.
- Бэйли. Исследование полей осредненной и турбулентной скорости в крупномасштабном канале турбинных лопаток: Труды американского общества инженеров-механиков // Энергетические машины. 1980. — № 1. -С. 87−96.
- Быков H.H., Емин О. Н. Выбор параметров и расчет маломощных турбин для привода агрегатов. М.: Машиностроение, 1972, 228 с.
- Венедиктов В.Д. Газодинамика охлаждаемых турбин. М.: Машиностроение, 1990, — 239 с.
- Гостелоу Дж. Аэродинамика решеток турбомашин. М.: Мир, — 1987. -392 с.
- Грегори-Смит, Грейвс, Уош. Рост вторичных потерь и завихренности в плоской решетке осевой турбины: Труды американского общества инженеров-механиков // Современное машиностроение. серия А. — 1989, Xal.-C.2-ll.
- Грегори-Смит. Вторичные течения и потери в осевых турбинах: Труды американского общества инженеров-механиков // Энергетические машины и установки. 1982. — т. 104. — Х"4. — С. 103 — 107.
- Гречаниченко Ю. В., Нестеренко В. А. Вторичные течения в решетках турбомашин. Харьков: Вища школа, — 1983. — 120 с.
- Гуревич Х.А. Исследование аэродинамического следа за турбинной решеткой. // Котлотурбостроение 1950 -№ 1.
- Гусев М.В. Математическое моделирование гидродинамики и теплообмена газовой завесы при взаимодействии вдуваемых стрй с пристенными вихрями // Диссертация на соискание ученой степени КТН.: Рыбинск. — 2000. —151 с.
- Дейч М.Е. К вопросу о концевых потерях в направляющих каналах паровых турбин // Советское котлотурбостроение. 1945. — № 5.
- Дейч М. Е., Самойлович Г. С. Основы аэродинамики осевых турбомашин. -М.: Машгиз, 1959. — 428 с.
- Дейч М. Е. Техническая газодинамика. М.: Энергия, — 1974. — 592 с.
- Кампсти Н. Аэродинамика компрессоров. М.: Мир. -2000, 688 с.
- КопперФ.К., Милано Р., Ванко М. Экспериментальное исследование влияния профилирования торцевых стенок на характеристики течения в решетке входного направляющего аппарата турбины // Ракетная техника и космонавтика: М.: 1981. Т. 19. — С. 223 — 233.
- Ким, Клайн, Джонстон. Исследование присоединения турбулентного сдвигового слоя: обтекание обратного уступа // Труды американского общества инженеров-механиков. Теоретические основы инженерных расчетов. 1980. — т. 102. -№ 3. — С. 124−132.
- Копелев С.З. Охлаждаемые лопатки газовых турбин. М.: Наука. 1983. -145 с.
- Кутателадзе С.С. Основы теории теплообмена. M.-JL: Машгиз, 1962. -456 с.
- Лай, Мякомяски. Структура трехмерного течения перед установленным на поверхности прямоугольным препятствием: Труды американского общества инженеров-механиков // Современное машиностроение. -1990-№ 6. С. 51 -59.
- Лэнгстон, Найс, Хупер. Трехмерное течение в канале турбинной решетки: Труды американского общества инженеров-механиков // Энергетические машины и установки. -№ 1.-1977. С. 22 — 31.
- Лэнгстон. Поперечные течения в канале турбинной решетки: Труды американского общества инженеров-механиков // Энергетические машины и установки.-1980.-№ 4.-С. 111−121.
- Лойцянский Л. Г. Механика жидкости и газа. М.: Наука, 1987. — 840 с.
- Мур, Рансмайр. Течение в турбинной решетке. Часть 1. Потери и явления у передней кромки: Труды американского общества инженеров-механиков // Энергетические машины и установки. 1984. — т.106. — № 2. — С. 58 — 66.
- Мур Джон, Мур Джоан. Расчет характеристик плоской турбинной решетки с использованием анализа трехмерного вязкого течения: Труды американского общества инженеров-механиков // Энергетические машины и установки. 1985. — т. 107. — № 4. — С. 101−106.
- Мухтаров М. X. Исследование вторичных потерь в прямых турбинных решетках: Труды ЦИАМ. № 614, 1974. — 30 с.
- Новиков A.C., Буров H.A. Основные направления развития авиационных газотурбинных двигателей. Ярославль: Ярославский политехнический институт, 1987. — 80 с.
- Патанкар С. Численные методы решения задач теплообмена и динамики жидкости. М.: Энергоатомиздат, 1984.
- Патанкар С. Современные численные методы расчета теплообмена // Труды американского общества инженеров механиков. Современное машиностроение. Серия А. — 1989, — № 6, — С. 1−12.
- Петунин А.Н. Методы и техника измерений параметров газового потока. М.: Машиностроение, 1972, — 332 с.
- Пешехонов Н.Ф. Приборы для измерения давления, температуры и направления потока в компрессорах. М.: Оборонгиз, 1962, — 184 с.
- Поли В. Р., Итон Дж. К. Экспериментальное исследование продольных парных вихрей, индуцированных в турбулентном пограничном слое // Аэрокосмическая техника. 1989. — № 4. — С. 29 — 40.
- Преображенский В.П. Теплотехнические измерения и приборы. Учебник для вузов по специальности «Автоматизация теплоэнергетических процессов. М.: Энергия, 1978 — 704 с.
- Сивердинг, Вилпут. Влияние числа Маха и охлаждения торцевой стенки на вторичные течения в прямой сопловой решетке: Труды американского общества инженеров-механиков // Энергетические машины и установки. -1981.- № 2.-С. 1−9.
- Сивердинг. Современные достижения в исследовании основных особенностей вторичных течений в каналах турбинных решеток: Труды американского общества инженеров-механиков // Энергетические машины и установки. 1985. — № 2. — С. 1 — 13.
- Симпсон. Обзор некоторых явлений, возникающих при отрыве турбулентного потока // Труды американского общества инженеровмехаников. Теоретические основы инженерных расчетов. 1981. т. 103. № 4. С.131−149.
- Степанов Г. Ю. Гидродинамика решеток турбомашин. М: Физматгиз, 1962.-512 с.
- Тихонов Н. Т. Пфайфле Э. Э. Влияние высоты лопаток соплового аппарата осевых микротурбин на коэффициент скорости и угол выхода потока // Изв. вуз. Авиационная техника. 1990. — № 4. — С. 107 — 109.
- Ситарам, Тристер. Упрощенный метод использования пневмометрических насадков для измерения трехмерных полей течения // Тр. американ. об-ва инж.-механиков. Сер. Теоретич. основы инженерных расчетов. 1985. — Т 107. — № 1.- С. 132−135.
- Холщевников К. В, Емин О. Н., Митрохин В. Т. Теория и расчет авиационных лопаточных машин. М.: Машиностроение, 1986, — 432 с.
- Хорлок Дж. X. Осевые турбины. М.: Машиностроение, 1972. — 212 с.
- Шарма, Батлер. Расчет потерь у торцевой стенки и вторичных течений в решетках осевых турбин: Труды американского общества инженеров-механиков // Энергетические машины и установки. № 2. — 1988. — С. 159 — 167.
- Шепард Датчик давления с четырьмя отверстиями для замера параметров потока в трех измерениях // Труды американского общества инженеров -механиков. Теоретические основы инженерных расчетов. 1981. — № 4. — С. 193- 197.
- Шляхтенко С.М. Теория и расчетвоздушно-реактивных двигателей. М.: Машиностроение, 1987. — 568 с.
- Шляхтенко С.М., В.А. Сосунов. Теория двухконтурных турбореактивных двигателей. М.: Машиностроение, 1979. — 432 с.
- Шлихтинг Г. Теория пограничного слоя. М.: Наука. — 1969. — 744 с.
- Яблоник P.M. Влияние аэродинамического следа на обтекание турбинных решеток профилей / сб. Бежецкого института транспортного машиностроения. «Аэродинамика проточной части паровых турбин», Машгиз 1955.
- Came P. М., Marsh Н. Secondary flow in cascades: two simple devaritions for the components of vartisity. Journal Mechanical Engineering Science. — V.16, № 6, 1974. -P 391 -401.
- Came P. M. Prediction of the effects of secondary vorticity on the exit flow from turbine blades. National Gas Turbine Establishment. Note NT 856, 1972.
- Connell S.D., Stow P. The pressure correction method // Computers and fluids, 1986, Vol. 14, pp 1 — 10.
- Gallus H.E. Zeschky J. Hah C. Endwall and Unsteady Flow Phenomena in Axial Turbine Stage // Trans, of the ASME, vol. 117, Journal of Turbomachinery, October 1995. p.562−570.
- Hawthorne W.R. Secondary circulation in fluid flow. Procedures of the Royal Society, London, Series A, Vol. 206, 1951, pp 218 234.
- New W.R. An investigation of energy losses in stream turbine elements by impact traverse static test wits air at subacoustic velocities. // Trans. ASME. -1940-Vol. 62. № 6.
- Patancar, S.V., Spalding D.V. A Calculation procedure for heat, mass and momentum transfer in three-dimensional parabolic flows. International journal of heat and mass transfer, 1972, Vol. 15, pp. 1787 1806.
- Spalding D.V. Mathematical modeling of fluid mechanics, heat transfer and mass transfer processes. Imperial college, London, Mechanical engineering department. 1980, Report №HTS/80/l.
- Saunders N. T. Advanced component technologies for energy efficient turbofan engines. AIAA Paper, 1980. — №Ю86. — Юр.158
- Squire H.B., Winter K.G. The secondary flow in f cascade of aerofoils in nonuniform stream. Journal of the Aeronautical Sciences. Vol. 18, 1951, pp. 374 -378.
- Segal A. A review of some finite element metods to solve the stationary Navier-Stokes Equations // International journal for Numerical methods in Fluids, 1985, Vol. 5, pp. 269−280.
- Ymamoto, Mimyra. Interaction mechanisms between tip leakage flow and the passage vortex in a linear turbine rotor cascade // Technical report of national aerospace laboratory. 1988. № 983T. — p 1−20.
- Генерального конструктора <^у^Шмотин Ю.Н.1. Начальник КО «Турбина1. Пйотух С.М.
- Зам. начальника КО «Турбина1. Фадеев В. А
- Начальник бригады КО «Турбина"1. Жорник М. Н