Параметрический анализ и создание переходного патрубка турбовального газотурбинного двигателя

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ

Національний аерокосмічний університет ім. М.Є.Жуковського

“Харківський авіаційний інститут”

Кафедра теорії авіаційних двигунів

                                                                            “ДО ЗАХИСТУ ДОПУСКАЮ”

                                                                                           Завідувач кафедри

                                                                                        д.т.н, професор Бойко Л.Г.

^{(підпис)              (П.І.Б.)}

                    “”2009 р.

ПАРАМЕТРИЧНИЙ АНАЛІЗ ХАРАКТЕРИСТИК

ДІФФУЗОРІВ
^{(назва роботи)}

Спеціальна частина дипломного проєкту

за напрямком 0905 Енергетика

за спеціальністю 7.090522 – Газотурбінні установки і компресорні станції

^{(шифр і назва спеціальності)}

   Виконавець         студент  групи     251  

                                                                                                                                                   ^{(№ групи)}

___________________          Отірко П.О.

                                                                                                                              ^{(підпис)                                              (П.І.Б.)}

                    ________________

                                            ^(дата)

                                                                Керівник                                    д.т.н.,  проф.

                                             ^{(Науковий ступінь, вчене звання, посада)}    

_______________        Герасименко В.П.

                                                                                                                              ^{(підпис)                                              (П.І.Б.)}

                    ________________

                                            ^(дата)

Нормоконтролер                      д.т.н.,  проф.  

                               ^{(Науковий ступінь, вчене звання, посада)}     

   _______________      Герасименко В.П.

                                                                                                           ^{(підпис)                                          (П.І.Б.)}

                     _______________

                                            ^(дата)

2009 р.

обозначения

n – степень расширения диффузора;

Re – число Рейнольдса;

ε =    – коэффициент восстановления энергии (давления);

ξ – коэффициент потерь;

ξ_п – коэффициент полных потерь;

ξ_в.с – коэффициент потерь с выходной скоростью;

λ – безразмерная скорость;

М – число Маха;

α – угол раскрытия диффузора;

α_2П – угол выхода потока из турбины;

Δβ – угол искривления диффузора;

θ – плоский угол кольцевого диффузора;

r – радиус;

L – длина;

 - относительна длинна диффузора;

h – высота;

d  - диаметр;

 – относительный диаметр;

F – площадь;

 - среднее сечение канала криволинейного диффузора;

 – «радиальность» диффузора;

 - «интенсивность поворота» диффузора;

 – безразмерный размер на входе в диффузор;

 - безразмерный радиус.

введение

Несмотря на наличие обширной литературы по плоским, коническим и кольцевым диффузорам с большим накопленным количеством экспериментальных данных пока не существует достаточно точного метода расчета характеристик таких диффузоров, которые приходится применять в качестве переходников, выхлопных патрубков, элементов камер сгорания, компрессоров и др. при проектировании газотурбинных двигателей и установок.

Основная проблема заключается в сравнительной сложности отрывных явлений в отдельных зонах диффузоров и отсутствии способов адекватного моделирования этих явлений при расчете потерь. Существующие методы и программное комплексы для аэродинамических расчетов трехмерных вязких турбулентных течений хотя и позволяют обнаружить даже такие явления, как местные отрывы течения и вихревые зоны, нестационарные эффекты и процессы в скачках уплотнения или волнах разряжения, все же не обеспечивают требуемую точность оценок КПД процессов торможения потока в диффузорах.

Необходимость повышения точности вычисления потерь в диффузорных каналах с одной стороны вызвана тем, что рост потерь полного давления на 1% в межтурбинном переходном канале приводит к снижению на 1…1,5% мощности и КПД газотурбинной установки, а с другой – точность в оценке потерь влияет непосредственно на определение формы этого канала при проектировании переходника с минимальными потерями. Отмеченные проблемы требуют для своего решения наряду с совершенствованием методов аэродинамических расчетов течений в каналах также экспериментальных исследований по опытной доводке переходников, выхлопных патрубков и других диффузорных устройств.

Целью данного исследования является параметрический анализ и создание переходного патрубка турбовального газотурбинного двигателя, разрабатываемого в дипломном проекте.