Отправить статью по E-mail 
Результаты сопряжённого моделирования и анализа теплового состояния рабочей лопатки турбины высокого давления
- Авторы: Матвеев В.Н.1, Мельников С.А.1, Попов Г.М.1, Зубанов В.М.1, Кудряшов И.А.1, Щербань А.И.1
-
Учреждения:
- Самарский национальный исследовательский университет имени академика С.П. Королёва
- Выпуск: Том 22, № 1 (2023)
- Страницы: 98-111
- Раздел: МАШИНОСТРОЕНИЕ И МАШИНОВЕДЕНИЕ
- URL: https://journals.ssau.ru/vestnik/article/view/19344
- DOI: https://doi.org/10.18287/2541-7533-2023-22-1-98-111
- ID: 19344
Цитировать
Полный текст
Аннотация
Численное моделирование с целью получения температурного поля охлаждаемых рабочих лопаток и его доводки является неотъемлемым процессом современного проектирования газотурбинных двигателей, так как вопрос охлаждения при температуре газа на выходе из камеры сгорания больше 1800-2000 К становится одним из ключевых. Для обеспечения заданных параметров работы турбины в процессе её проектирования необходимо получать достоверные расчётные данные. В статье представлен алгоритм формирования расчётной модели для определения теплового состояния рабочей лопатки высокотемпературной газовой турбины высокого давления в программе Ansys. Описан процесс подготовки геометрических и сеточных моделей, приведены граничные условия, использованные для настройки проекта в Ansys CFX Pre. Приведён способ определения коэффициента эффективности охлаждения с использованием Ansys CFX Post. Получены распределения температуры и коэффициента эффективности охлаждения по поверхностям охлаждаемой лопатки. Интегральные значения коэффициента эффективности охлаждения для проектируемой лопатки при различных расходах охлаждающего воздуха сравнивались со статистическими данными. На основе сравнения сделан вывод о том, что рабочая лопатка, рассмотренная в работе, соответствует современному уровню эффективности охлаждения.
Об авторах
В. Н. Матвеев
Самарский национальный исследовательский университет имени академика С.П. Королёва
Автор, ответственный за переписку.
Email: valeriym2008@rambler.ru
ORCID iD: 0000-0001-8111-0612
доктор технических наук, профессор кафедры теории двигателей летательных аппаратов
РоссияС. А. Мельников
Самарский национальный исследовательский университет имени академика С.П. Королёва
Email: m.asergey196@gmail.com
инженер-конструктор научно-образовательного центра газодинамических исследований
РоссияГ. М. Попов
Самарский национальный исследовательский университет имени академика С.П. Королёва
Email: popov@ssau.com
ORCID iD: 0000-0003-4491-1845
кандидат технических наук, доцент кафедры теории двигателей летательных аппаратов
РоссияВ. М. Зубанов
Самарский национальный исследовательский университет имени академика С.П. Королёва
Email: zubanov.vm@ssau.ru
ORCID iD: 0000-0003-0737-3048
кандидат технических наук, доцент кафедры теории двигателей летательных аппаратов
РоссияИ. А. Кудряшов
Самарский национальный исследовательский университет имени академика С.П. Королёва
Email: ivan.kudryash1337@gmail.com
аспирант кафедры теории двигателей летательных аппаратов
РоссияА. И. Щербань
Самарский национальный исследовательский университет имени академика С.П. Королёва
Email: korneeva.ai@ssau.ru
ORCID iD: 0000-0001-6699-3541
младший научный сотрудник научно-образовательного центра газодинамических исследований
РоссияСписок литературы
- Je-Chin Han, Sandip Dutta, Strinath Ekkad. Gas turbine, heat transfer and cooling technology. New York: CRC Press, 2012. 887 p.
- Иноземцев А.А., Сандрацкий В.Л. Газотурбинные двигатели. Пермь: ОАО «Авиадвигатель», 2006. 1204 с.
- Нагога Г.П. Эффективные способы охлаждения лопаток высокотемпературных газовых турбин: учебное пособие. М.: Изд-во МАИ, 1996. 100 с.
- Копелев С.З. Охлаждаемые лопатки газовых турбин. М.: Наука, 1983. 145 с.
- Ansys Workbench Product Release Notes. ANSYS, Inc. and ANSYS Europe, Ltd. are UL registered ISO 9001:2000 Companies.
- Vieser W., Esch T., Menter F. Heat transfer prediction using advanced two-equation turbulence models. CFX Validation Report: CFX-VALI0/0602, 2002.
- Дорофеев В.М. Термогазодинамический расчёт газотурбинных силовых установок. М.: Машиностроение, 1973. 144 с.
- Popov G., Matveev V., Baturin O., Novikova J., Kolmakova D, Volkov A. Selection of parameters for 3D finite-volume mesh for CFD simulation of axial turbines // MATEC Web of Conferences. 2018. V. 220. doi: 10.1051/matecconf/201822007001
- Ле Т.З., Нестеренко В.Г. Особенности проектирования охлаждаемых лопаток высокотемпературных турбин высокого давления с бандажной полкой // Международный научно-исследовательский журнал. 2018. № 1 (67), ч. 1. С. 84-90. doi: 10.23670/IRJ.2018.67.087
Дополнительные файлы
