Определение теплового состояния и доводка системы охлаждения стенок жаровой трубы с помощью методов трёхмерного моделирования

Приведены результаты расчёта теплового состояния стенок жаровой трубы (ЖТ) на примере кольцевой камеры сгорания (КС) газотурбинного двигателя (ГТД). Использовался пакет трёхмерного моделирования Ansys Fluent. Была создана сопряжённая конечно-элементная модель. Особенностью сетки является конформный (узел в узел) интерфейс «газ-металл». Количество элементов по толщине стенки принималось минимум 5. Общее количество элементов - 8,6 миллионов. В качестве материала стенки ЖТ был использован жаропрочный сплав ХН50ВМТЮБ-ВИ. Теплозащитное покрытие (ТЗП) нанесено на стенки жаровой трубы со стороны «горячей» зоны. Толщина керамического покрытия была принята равной 0,4 мм. ТЗП состоит из интерметаллидного связующего слоя, который содержит в себе элементы материала стенки ЖТ и керамики, и из керамического защитного слоя с низким коэффициентом теплопроводности. Для учёта ТЗП задавалась оболочечная поверхность на стенках ЖТ. Задавалась плотность керамического покрытия, равная 6 т/м³, и зависимость изобарной теплоёмкости ТЗП от температуры в диапазоне 473 до 1473 К. Распространение теплового потока в ТЗП учитывалось только в направлении, перпендикулярном поверхности стенки. Проанализировано влияние ТЗП на температурное состояние стенок ЖТ. Приведены мероприятия по доводке системы охлаждения стенок ЖТ. Проанализированы изменения температуры стенок ЖТ по её длине