Исследование термонапряженного состояния и оценка ресурсов охлаждения рабочей лопатки турбины
Исследование процесса оптимизации термонапряженного состояния лопатки. Конвективное охлаждение её температуры. Обзор содержания наружного и внутреннего контуров области опорных точек. Расчёт коэффициентов теплоотдачи на наружной поверхности лопатки.
| Рубрика | Производство и технологии |
| Вид | реферат |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 04.03.2013 |
| Размер файла | 874,4 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Министерство образования и науки Украины
Национальный аэрокосмический университет
им. Н. Е. Жуковского "ХАИ"
Реферат на тему:
исследование термонапряженного состояния И оценка ресурсов охлаждаемой рабочей лопатки турбины
Харьков 2006 год
1. Подготовка и анализ исходных данных
Исходными данными служат результаты расчетной работы по курсу НИРС "Исследование термонапряженного состояния охлаждаемой лопатки ТРДД".
Охлаждающая температура:
Греющая температура:
Расход охлаждающего воздуха: 2.4 %.
Для снижения температуры лопатки применили следующий вид охлаждения: конвективное в каналах охлаждения.
2.Чертеж среднего сечения лопатки
Рисунок 1:
3. Координаты точек профиля
Создается файл “Описание контура”(Butkol.st) содержащий описание наружного и внутреннего контуров расчетной области координатами опорных точек:
Таблица 1:
|
1 1.000000 |
Количество деталей и максимальный допустимый шаг сетки |
|
|
110 |
количество опорных точек на контуре |
|
|
18 |
первый индекс сложности сетки |
|
|
50 |
количество обязательных узлов внутри контура |
|
|
0 |
второй индекс сложности сетки |
|
|
2.002558 1.500000 1.250000 1.112532 1.500000 1.750000 2.250000 2.500000 3.115090 3.708440 4.450128 5.000000 6.452685 8.306906 10.000000 11.000000 12.905371 15.000000 16.250000 17.429668 18.987213 20.470589 21.879795 23.250000 24.104860 25.500000 26.774937 27.500000 28.500000 28.703325 28.332481 27.500000 26.250000 25.000000 24.030691 22.500000 21.212276 20.000000 18.500000 17.500000 16.250000 15.000000 13.500000 12.500000 11.500000 10.000000 8.500000 7.500000 6.500000 5.933504 5.000000 4.301790 3.250000 -2.750000 3.500000 3.930946 4.079284 3.930946 3.400000 2.744246 2.250000 2.300000 -3.750000 4.079284 4.524297 5.631606 6.198840 7.144231 7.333309 7.396335 7.396335 6.823529 6.230179 5.000000 4.000000 -9.000000 8.971987 9.429148 10.235294 10.877859 11.240926 11.250000 11.250000 11.051151 10.000000 9.350143 9.000000 -13.202046 13.250000 13.276215 13.750000 15.130435 16.391304 16.762148 16.762148 16.465473 14.907928 13.572890 -18.249247 18.291855 18.542200 19.506393 20.989771 23.214834 23.734016 24.000000 23.956522 22.843990 20.989771 18.468031 12.163683 11.500000 11.000000 9.864450 9.000000 8.500000 7.500000 7.000000 5.933504 5.191816 4.375959 3.900000 3.040921 2.299233 2.000000 2.000000 2.225064 3.000000 3.750000 4.524297 5.785166 7.194374 8.529412 |
Абсциссы опорных точек контура, мм |
|
|
10.000000 10.902813 12.500000 14.092072 15.000000 16.250000 17.132992 17.355499 17.000000 16.000000 15.000000 14.166241 13.000000 12.163683 11.400000 10.500000 10.000000 9.500000 9.250000 9.000000 9.000000 9.000000 9.250000 9.580000 10.000000 10.500000 10.828645 11.500000 12.163683 12.500000 11.000000 11.100000 10.754476 10.235294 9.790281 9.400000 9.419437 10.000000 10.600000 6.750000 7.639386 8.084399 9.075753 9.138780 8.571545 8.004311 5.672346 4.663929 4.227622 4.301790 5.250000 6.250000 5.750000 7.437076 7.866718 7.713555 7.611063 7.184972 6.000000 4.250000 3.411765 3.250000 3.340382 4.000000 4.375959 6.500000 7.268542 7.750000 8.010230 8.232737 7.861893 5.710998 5.191816 4.375959 3.930946 6.929317 8.676292 9.345268 9.938619 10.828645 12.460359 12.608696 12.250000 12.015346 10.902813 9.196931 6.823529 3.009812 7.854874 12.259477 17.545000 23.564623 24.372133 24.445543 25.179644 26.280794 27.455355 28.042635 17.398180 12.186067 8.148515 5.138703 4.478013 1.908661 3.009812 8.295335 3.597092 3.523682 6.093033 12.993577 12.773347 12.186067 13.874497 14.975648 16.223619 16.737490 8.515565 7.487824 8.075105 9.616715 10.571046 9.543305 11.745606 |
Ординаты опорных точек контура, мм |
Исходный профиль лопатки
Рисунок 2:
4. Конечно-элементарная сетка
Создаем сетку с помощью программы GRID1.EXE с именем Butkol.set (Рис. 3).
Рисунок 3:
5. Расчет граничных условий теплообмена
Расчет коэффициентов теплоотдачи на наружной поверхности лопатки.
Предназначен для расчета граничных условий третьего рода - коэффициентов теплоотдачи на внешнем и внутреннем контурах профиля лопатки и температур в пристеночном слое, создаваемом завесой охлаждающего воздуха. Рассчитываются коэффициенты теплоотдачи на входной кромке, в средней части профиля (на корытце и спинке), на выходной части (со стороны корытца и со стороны спинки). Считает с помощью программы «Теплоотдача на наружной поверхности» Gru.exe, которая рассчитывает коэффициенты теплоотдачи на наружной поверхности профиля лопатки.
Результаты расчета сохранены в файле IRA.TXT, распечатка которого приведена в таблице 3.
Таблица 2:
Вывод: в данном разделе был проведен расчет коэффициентов теплоотдачи боковой поверхности лопатки.
6. Расчет температурного поля
Исходные данные для расчета температурного поля лопатки:
Используется для расчета температурного поля в поперечном сечении турбинной лопатки с конвективной и конвективно-заградительной системами охлаждения.
Расчет температурного поля лопатки выполняют на базовом режиме.
Исходный файл температурного состояния берем из "Исследование термонапряженного состояния охлаждаемой лопатки ТРДД".
Создаем файл исходных данных Ira.tm:
Таблица 3:
Материал лопатки: сплав ЖС32-К.
После ввода исходных данных рассчитываем температурные поля с помощью программы Grid2.exe.
Результаты расчета Ira.tem.
Для просмотра результата используем программу Izol.exe.
Порядок вывода результата на экран Izol.exe_Ira.set_Ira.tem Enter.
7.Температурное поле лопатки на базовом режиме
Рисунок 4:
Выводы: проведя расчет температурного поля, получил максимальную температуру на входной кромке хвостовике лопатки (1064,9 0С ). На хвостовике лопатки температура составила 860,60С. Минимальная температура (815,20С) наблюдается на стенке между 2-ым и 3-ым каналами по средней линии профиля.
8. Расчет термонапряженного состояния
Исходные данные для расчета поля напряжений в лопатке:
Рассчитывается поле напряжений, запасы прочности и другие величины, характеризующие плосконапряженное состояние, при длительном воздействии центробежных сил, изгибающих моментов и неравномерного нагрева. Расчет термонапряженного состояния выполняем с помощью программы GRID3.EXE. Исходный файл SETAX.DAT (таблицу 5):
Таблица 4:
Для просмотра результата используем программу Izol.exe. Порядок вывода результата на экран Izol.exe_Ira.set_sig.dat Enter. Графическое представление на рис. 5.
Рисунок 5 - Поле напряжений в лопатки на базовом режиме:
Рассмотрим термонапряженное состояние лопатки при расчете:
Максимальное (растягивающее, положительное) напряжение составило 378,35 МПа (корытце лопатки).
Минимальное (растягивающее отрицательное) напряжение составило -109,46 МПа (входной кромке).
9. Оптимизация термонапряженного состояния
Оптимизацию термонапряженного состояния проводим с помощью программы ANALIZE.EXE.
Задаем ресурс на максимальном режиме 200часов.
В результате анализа получили ресурс двигателя в 200 часов ( на максимальном режиме), что удовлетворяет требованиям, предъявляемым к самолетам данного типа.
Анализ термонапряженного состояния охлаждаемой турбинной лопатки.
Рисунок 6:
Рисунок 7:
Вывод: критическая точка №1. В этой точке коэффициент запаса составил 1,42. Критическая точка - на входной кромке. Ресурс 200 часов. Температура ТЛ,Б=1144К и напряжение Б=357 МПа в критической точке лопатки на базовом режиме.
термонапряженный охлаждение теплоотдача
Список литературы
1. А. В. Олейник, С. Ю. Шарков, «расчет теплового и термонапряженного состояния охлаждаемых лопаток турбин», Харьков «ХАИ»,1995г.
2. «Двигатели 1944-2000: авиационные, ракетные, морские, промышленные двигатели», -Москва, «АКС-Конверсалт», 2000 г.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Виды охлаждения, используемые для снижения температуры лопатки: конвективное в каналах охлаждения; перфорационное охлаждение входной кромки; перфорационно-щелевое охлаждение выходной кромки. Расчет перфорационного охлаждения и повышение ресурса лопатки.
курсовая работа [225,7 K], добавлен 08.02.2012Оптимизация термонапряженного состояния лопатки. Создание сетки конечных элементов. Расчет граничных условий теплообмена. Изменение коэффициента теплоотдачи по обводу профиля. Расчет температурного поля. Оптимизация термонапряженного состояния.
контрольная работа [295,3 K], добавлен 04.02.2012Граничные условия теплообмена на наружной поверхности и в каналах охлаждаемой лопатки авиационного газотурбинного двигателя. Выбор критической точки лопатки и предварительная оценка ресурса. Расчет температур и напряжений в критической точке лопатки.
курсовая работа [1,1 M], добавлен 02.09.2015Расчет основных параметров системы охлаждения, греющей температуры. Создание конечно-элементной расчетной сетки. Схема подвода и распределения воздуха. Расчет граничных условий теплообмена, поля температур и напряженного состояния неохлаждаемой лопатки.
курсовая работа [1,3 M], добавлен 15.02.2012Разработка конструкции охлаждаемой лопатки ступени турбины высокого давления ТРДД. Создание сетки конечных элементов с помощь подмодуля САПР. Расчет граничных условий теплообмена, температурного поля, термонапряженного состояния и его оптимизации.
курсовая работа [1,5 M], добавлен 17.02.2012Конструкция охлаждаемой лопатки турбины высокого давления. Выбор типа охлаждения лопатки - конвективно-пленочный. Построение контура профиля лопатки с помощью пакета программ SAPR, разбивка на сетку конечных элементов. Расчет коэффициентов теплоотдачи.
курсовая работа [4,3 M], добавлен 07.02.2012Расчет теплового состояния охлаждаемой лопатки. Расчет греющей и охлаждающей температур, коэффициентов теплоотдачи на наружной поверхности лопатки. Создание расчетной сетки. Распределение изотермических полей температур в лопатке, определение ресурса.
курсовая работа [775,6 K], добавлен 08.02.2012Рабочая лопатка 1-й ступени турбины газогенератора как объект исследования, описание ее конструкции. Создание сетки конечных элементов. Расчет показателей граничных условий теплообмена, температурного поля, термонапряженного состояния и его оптимизации.
курсовая работа [986,7 K], добавлен 21.01.2012Расчёт и профилирование рабочей лопатки ступени компрессора, газовой турбины высокого давления, кольцевой камеры сгорания и выходного устройства. Определение компонентов треугольников скоростей и геометрических параметры решеток профилей на трех радиусах.
курсовая работа [2,8 M], добавлен 17.02.2012Технологический процесс изготовления лопатки турбины ТНА. Глубинное шлифование деталей из жаропрочных сплавов. Способы изготовления алмазных роликов для правки. Основы процесса гидродробеструйного упрочнения. Описание модулей пакета программ CATIA.
дипломная работа [5,3 M], добавлен 18.04.2014Лопатка турбины неохлаждаемая. Коэффициенты разгрузки корневого сечения лопатки в окружном и осевом направлениях. Особенности расчета хвостовика. Расчет на растяжение по перемычке d1. Расчет на смятие по контактным поверхностям, зуба хвостовика на изгиб.
курсовая работа [108,3 K], добавлен 21.05.2016Основные сведения о двигателе и описание конструкции компрессора высокого давления, расчет на прочность его рабочей лопатки первой ступени, замка лопатки первой ступени, динамической частоты первой формы изгибных колебаний лопатки рабочего колеса.
курсовая работа [536,9 K], добавлен 19.02.2012Технологический процесс изготовления лопатки. Глубинное шлифование деталей из жаропрочных сплавов. Изготовление алмазных роликов. Процесс гидродробеструйного упрочнения. Определение остаточных напряжений. Оборудование для усталостных испытаний лопаток.
дипломная работа [2,1 M], добавлен 12.04.2014Расчет закрутки последней ступени. Профилирование рабочей лопатки по результатам расчета закрутки. Геометрические характеристики профиля турбинной лопатки. Проектирование и расчет елочного хвостовика. Расчет критического числа оборотов ротора турбины.
курсовая работа [1,3 M], добавлен 22.11.2009Расчет на прочность пера лопатки рабочего колеса первой ступени компрессора высокого давления. Прочностной расчет лопаточного замка: замковой части лопатки и диска рабочего колеса. Расчет динамики первой формы колебаний пера рабочей лопатки колеса.
курсовая работа [958,5 K], добавлен 27.02.2012Методика изготовления диафрагменной лопатки, выбор и обоснование материала, условия работы изделия и требования к нему. Оценка свариваемости стали 12Х13. Выбор способа сварки и его основные параметры, влияние на форму шва и качество сварного соединения.
курсовая работа [88,6 K], добавлен 08.03.2010Характеристика осевого компрессора, камеры сгорания и турбины газогенератора. Расчёт на прочность пера рабочей лопатки компрессора и наружного корпуса камеры сгорания. Динамическая частота первой формы изгибных колебаний, построение частотной диаграммы.
курсовая работа [785,2 K], добавлен 09.02.2012Проектирование осевого компрессора и профилирование лопатки первой ступени компрессорного давления. Расчет параметров планов скоростей и исходные данные для профилирования рабочей лопатки компрессора, её газодинамические и кинематические параметры.
контрольная работа [1,0 M], добавлен 22.02.2012Профилирование лопатки первой ступени компрессора высокого давления. Компьютерный расчет лопатки турбины. Проектирование камеры сгорания. Газодинамический расчет сопла. Формирование исходных данных. Компьютерное профилирование эжекторного сопла.
курсовая работа [1,8 M], добавлен 22.02.2012Расчет рабочей лопатки. Объем одного участка оребрения. Изготовление лопатки при помощи 3D прототипирования. Параметры точности отливки и припуски на обработку. Приготовления формовочных смесей в центробежном лопаточном смесителе непрерывного действия.
дипломная работа [2,2 M], добавлен 27.05.2014
