Проектирование и доводка камер сгорания газотурбинных двигателей на основе расчётов различного уровня сложности


Цитировать

Полный текст

Аннотация

Предлагается метод проектирования камер сгорания газотурбинных двигателей, основанный на сочетании применения расчётов в одномерной и трёхмерной постановке задачи. Такой приём позволяет быстро провести проектирование на начальном этапе создания и доводки существующих камер сгорания по упрощённым алгоритмам расчёта. На окончательном этапе проводятся детальные расчёты с использованием трёхмерных численных расчётов. Метод включает в себя гидравлические расчёты, на основе которых определяется распределение расхода воздуха, проходящего через основные элементы камеры сгорания. Затем определяется смешение потока газа за фронтовым устройством и воздуха, проходящего через отверстия в жаровой трубе. Качество смешения определяет распределение местных составов смеси по длине жаровой трубы. Расчёт процесса горения проводится с определением полноты, температуры, концентраций вредных веществ и других параметров. Предложенный метод апробируется на примере камеры сгорания трубчато-кольцевого типа. Сопоставляются между собой результаты численного расчёта, экспериментальные данные и значения, полученные с применением предложенного метода для различных режимов работы двигателя.

Об авторах

Ю. Б. Александров

Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева

Автор, ответственный за переписку.
Email: alexwischen@rambler.ru

кандидат химических наук, доцент кафедры «Реактивные двигатели и энергетические установки»

Россия

Т. Д. Нгуен

Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева

Email: nguyenthedat1609@gmail.com

аспирант кафедры «Реактивные двигатели и энергетические установки»;

Россия

Б. Г. Мингазов

Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева

Email: bgmingazov@kai.ru

доктор технических наук, профессор кафедры «Реактивные двигатели и энергетические установки»

Россия

Список литературы

  1. Григорьев В.А., Кузнецов С.П., Белоусов А.Н. Основы доводки авиационных ГТД: учеб. пособие. М.: Машиностроение, 2012. 152 с.
  2. Мингазов Б.Г., Александров Ю.Б., Костерин А.В., Токмовцев Ю.В. Процессы горения и автоматизированное проектирование камер сгорания ГТД и ГТУ: учеб. пособие. Казань: Изд-во КНИТУ-КАИ, 2015. 159 с.
  3. Лещенко И.А., Вовк М.Ю. Новаторские решения в подготовке математических моделей авиационных ГТД на основе программного комплекса UNI_MM // Труды XXXV Академических чтений по космонавтике, посвящённых памяти академика С.П. Королёва и других выдающихся отечественных учёных-пионеров освоения космического пространства (25-28 января 2011 г., Москва). М.: МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2011. С. 445-447.
  4. Титов А.В., Осипов Б.М. Программный комплекс газодинамические расчёты авиационных двигателей версия 17.2011: свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2017615294; опубл. 12.05.2017.
  5. Александров Ю.Б., Нгуен Т.Д., Мингазов Б.Г., Сулаиман А.И. Влияние расчётной сетки на результаты численного расчёта трёхмерного нестационарного закрученного потока за лопаточным завихрителем // Вестник Московского авиационного института. 2020. Т. 27, № 1. С. 122-132. doi: 10.34759/vst-2020-1-122-132
  6. Сулаиман А.И., Мингазов Б.Г., Александров Ю.Б., Нгуен Т.Д. Смешение поперечных струй с газовым потоком // Сборник тезисов Всероссийской научно-технической конференции молодых учёных и специалистов «Авиационные двигатели и силовые установки» (28-30 мая 2019 г., Москва). М.: ЦИАМ, 2019. С. 127-128.
  7. Кустарев Ю.С., Эммиль М.В. Камеры сгорания газотурбинных двигателей: учеб. пособие. М.: МГТУ «МАМИ», 2009. 158 с.
  8. Ланский A.M., Лукачев C.B., Матвеев С.Г. Формы, режимы течения и критерии эффективности диффузоров камер сгорания малоразмерных ГТД // Научный вестник Московского государственного технического университета гражданской авиации. 2013. № 197. С. 16-19.
  9. Харитонов В.Ф. Проектирование камер сгорания: учеб. пособие. Уфа: УГАТУ, 2008. 138 с.
  10. Lefebvre A.H., Ballal D.R. Gas turbine combustion-alternative fuels and emissions. Boca Raton: CRC Press, 2010. 538 р. doi: 10.1201/9781420086058
  11. Пчёлкин Ю.М. Камеры сгорания газотурбинных двигателей. М.: Машиностроение, 1984. 280 с.
  12. Абрамович Г.Н. Турбулентное смешение газовых струй. М.: Наука, 1974. 272 с.
  13. Хакер Д.С. Модель стабилизации пламени в закрученном потоке, основанная на упрощённой теории пути смешения // Ракетная техника и космонавтика. 1974. № 1. С. 78-86.
  14. Nguyen T.D., Aleksandrov Y.B., Mingazov B.G. Study of mixing in a swirling jet // AIP Conference Proceedings. 2020. V. 2211. doi: 10.1063/5.0003049
  15. Мингазов Б.Г. Камеры сгорания газотурбинных двигателей: конструкция, моделирование процессов и расчёт: учеб. пособие. Казань: Казанский государственный технический университет, 2004. 219 с.
  16. Абрамович Г.Н. Прикладная газовая динамика. М.: Наука, 1976. 888 с.
  17. Лефевр А. Процессы в камерах сгорания ГТД. М.: Мир, 1986. 566 с.
  18. Зельдович Я.Б. К теории теплонапряжённости протекания изотермической реакции в струе // Журнал технической физики. 1941. Т. 11. С. 493-500.
  19. Metghalchi M., Keck J.C. Burning velocities of mixtures of air with methanol, isooctane, and indolene at high pressure and temperature // Combustion and Flame. 1982. V. 48. P. 191-210. doi: 10.1016/0010-2180(82)90127-4
  20. Konnov A.A. The temperature and pressure dependences of the laminar burning velocity: experiments and modelling // Proceedings of the European Combustion Meeting (March 30-April 2, 2015, Budapest, Hungary).
  21. Талантов А.В. Основы теории горения: учеб. пособие. Ч. 1. Казань: КАИ, 1975. 253 с.
  22. Щелкин К.И., Трошин Я.К. Газодинамика горения. М.: Изд-во АН СССР, 1963. 254 с.
  23. Ильяшенко С.М., Талантов А.В. Теория и расчёт прямоточных камер сгорания: учеб. пособие. М.: Машиностроение, 1964. 306 с.
  24. Зуев В.С., Скубачевский Л.С. Камеры сгорания воздушно-реактивных двигателей: учеб. пособие. М.: Оборонгиз, 1958. 214 с.
  25. Иноземцев А.А., Коняев Е.А., Медведев В.В., Нерадько А.В., Ряссов А.Е. Авиационный двигатель ПС-90А. М.: ФИЗМАТЛИТ, 2007. 320 с.
  26. Куценко Ю.Г. Численные методы оценки эмиссионных характеристик камер сгорания газотурбинных двигателей. Екатеринбург – Пермь: УрО РАН, 2006. 140 с.
  27. Cen Z.L., Zhao J.G., Shen B.X. A comparative study of omega RSM and RNG k–ε model for the numerical simulation of a hydrocyclone // Iranian Journal of Chemistry and Chemical Engineering. 2014. V. 33, Iss. 3. P. 53-61.
  28. Александров Ю.Б., Сабирзянов А.Н., Явкин В.Б. Влияние упрощения геометрической модели камеры сгорания газотурбинного двигателя на результаты численного моделирования // Известия высших учебных заведений. Авиационная техника. 2017. № 4. С. 90-96.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Вестник Самарского университета. Аэрокосмическая техника, технологии и машиностроение, 2021

Creative Commons License
Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution-ShareAlike 4.0 International License.

Данный сайт использует cookie-файлы

Продолжая использовать наш сайт, вы даете согласие на обработку файлов cookie, которые обеспечивают правильную работу сайта.

О куки-файлах