Розробка, верифікація та аналіз тривимірної CFD-моделі теплового стану охолоджуваної лопатки ГТД в спряженій постановці
Розроблення тривимірної CFD-моделі теплового стану робочої лопатки ГТД АИ-450. Аналіз гідродинаміки в каналі охолодження. Розрахунок теплообміну в циліндричному каналі з інтенсифікаторами теплообміну при геометричних параметрах каналу d/D та t/D.
Рубрика | Физика и энергетика |
Вид | автореферат |
Язык | украинский |
Дата добавления | 28.09.2015 |
Размер файла | 38,8 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.
Таким чином, за допомогою CFD-моделі циліндричного каналу й обчислювального експерименту було уточнено критеріальну залежність, яка дозволяє розраховувати коефіцієнт теплообміну в новому режимному й геометричному діапазоні параметрів з більшою точністю, ніж екстраполяція найближчої існуючої залежності2.
Далі в роботі викладено методику верифікації CFD-моделі, ідентифікації її параметрів, а також отримання критеріальних залежностей для розрахунку коефіцієнтів теплообміну за допомогою CFD-моделей у спряженій постановці й обчислювального експерименту.
1. Розробляється CFD-модель у спряженій постановці для робочої ділянки, найближчої до досліджуваної, для якої в літературі представлено критеріальні залежності по теплообміну або інші експериментальні дані.
2. Проводиться верифікація і, якщо необхідно, ідентифікація параметрів розробленої CFD-моделі в діапазоні експериментальних даних.
3. Проводиться ряд обчислювальних експериментів у розширеному діапазоні геометричних і режимних параметрів робочої ділянки за умови, що режим течії залишається незмінним.
4. За результатами обчислювального експерименту можна отримати нову критеріальну залежність, яка потенційно може використовуватися для практичних інженерних розрахунків.
У результаті отримуємо нову критеріальну залежність для розрахунку теплообміну, що працює в розширеному діапазоні режимних і геометричних параметрів досліджуваної робочої ділянки, достовірність якої необхідно за будь-якої можливості підтвердити експериментально.
ВИСНОВКИ
1. Проведений огляд сучасних моделей і методів розрахунку теплового стану лопаток ГТД показав, що найбільш перспективним і точним є використання CFD-моделей теплового стану лопаток ГТД у спряженій постановці. Указано на принципову можливість отримання критеріальних залежностей для розрахунку теплообміну за допомогою CFD-моделей теплового стану у спряженій постановці й обчислювального експерименту.
2. Уперше розроблено тривимірну CFD-модель теплового стану робочої охолоджуваної лопатки ГТД АИ-450 при трансзвуковій течії газу в міжлопатковому каналі й течії повітря в ребристому каналі охолодження лопатки у двосторонній спряженій постановці, яка дозволила отримати детальні поля температур, тисків, швидкостей в області розв'язання, а також поля коефіцієнтів теплообміну на теплообмінних поверхнях лопатки.
3. Розроблено методику верифікації CFD-моделей теплового стану досліджуваних об'єктів у спряженій постановці, що не вимагає обов'язкових експериментальних температурних вимірювань в окремих точках досліджуваного об'єкту, а дозволяє використовувати представлені в літературі критеріальні залежності для розрахунку коефіцієнта теплообміну на поверхнях теплообміну. Розроблена методика носить загальний характер і може застосовуватися до будь-яких CFD-моделей у спряженій постановці.
4. Проведено верифікацію моделі теплового стану охолоджуваної лопатки ГТД по теплообміну в міжлопатковому каналі й гідравлічному опору системи охолодження лопатки, яка показала, що відмінність емпірично отриманих величин коефіцієнтів теплообміну від отриманих за допомогою CFD-моделі не перевищує 17%, а величина гідравлічного опору системи охолодження, розрахована за традиційною методикою, на 3,1% відрізняється від отриманої в CFD-моделі. Значення витрат у каналі охолодження та міжлопатковому каналі порівнювалися з експериментально отриманими в ЗМКБ "Прогрес". Відмінність не перевищувала 1,5%.
5. Проведений якісний аналіз гідродинаміки в каналі охолодження та міжлопатковому каналі лопатки ГТД, отриманий за допомогою розробленої CFD-моделі, показав існування всіх основних вихрових структур і закономірностей при течії газів у моделі охолоджуваної лопатки ГТД і CFD-моделі циліндричного каналу з інтенсифікаторами теплообміну, що також підтверджує адекватність розроблених моделей.
6. Розроблено нову методику отримання нових критеріальних залежностей за допомогою обчислювального експерименту й уточнено залежність Nuf=0,068Ref0,8, для визначення коефіцієнта теплообміну в циліндричному каналі з інтенсифікаторами теплообміну в новому режимному діапазоні (Re = 450017000) з геометричними параметрами (d/D = 0,82; t/D = 0,71). Отриману критеріальну залежність випробувано в каналі охолодження лопатки ГТД, відмінність коефіцієнта теплообміну, отриманого за допомогою критеріальної залежності, від отриманого в каналі охолодження моделі теплового стану лопатки ГТД, склала 11,6%.
ОСНОВНІ ПОЛОЖЕННЯ ДИСЕРТАЦІЇ ВИКЛАДЕНО У ТАКИХ ПУБЛІКАЦІЯХ
1. Круковский П.Г, Юрченко Д.Д., Полубинский А.С. Тепловая и газодинамическая модель охлаждаемой лопатки ГТД в трехмерной сопряженной постановке.// Промышленная теплотехника. Т. 26. 2004. № 6. С. 125 127.
Автором запропоновано фізичну й математичну моделі охолоджуваної лопатки ГТД у спряженій постановці, а також проведено їх реалізацію в програмі STAR-CD.
2. Круковский П.Г, Юрченко Д.Д., Полубинский А.С., Яцевский В.А., Чепаскина С.М. Верификация трехмерной CFD-модели теплового состояния охлаждаемой лопатки ГТД в сопряжённой постановке.// Промышленная теплотехника. Т. 27. 2005. №1. С. 17 25.
Автором було запропоновано методику верифікації CFD-моделей у спряженій постановці на основі наведених у літературі даних із теплообміну, за відсутності прямих експериментальних вимірювань.
3. Юрченко Д.Д., Круковский П.Г., Чепаскина С.М. Трехмерный CFD - анализ гидродинамики и теплообмена в канале охлаждения рабочей лопатки ГТД в сопряженной постановке (Часть 1. Гидродинамика).// Промышленная теплотехника. Т. 27. 2005. №5. C. 17 27.
Автором було проведено аналіз гідродинаміки в каналі охолодження досліджуваної лопатки ГТД за допомогою розробленої CFD-моделі охолоджуваної лопатки ГТД, а також проведено верифікацію гідравлічного опору каналу охолодження за допомогою традиційної методики розрахунку гідравлічного опору каналів.
4. Круковский П.Г., Юрченко Д.Д., Яцевский В.А. Трехмерный CFD - анализ гидродинамики и теплообмена в канале охлаждения рабочей лопатки ГТД в сопряженной постановке (Часть 2. Теплообмен).// Промышленная теплотехника. Т. 27. 2005. №6. С. 16 26.
Автор зробив аналіз теплообміну в каналі охолодження досліджуваної лопатки ГТД за допомогою розробленої CFD-моделі охолоджуваної лопатки ГТД і наведених у науковій літературі даних.
5. Круковский П.Г., Юрченко Д.Д., Полубинский А.С., Яцевский В.А., Тепловое состояние охлаждаемой лопатки ГТД в сопряженной постановке (3-D CFD-модель и ее верификация).// Вестник двигателестроения. 2005. №2. С. 106 111.
Автором було проведено верифікацію розробленої CFD-моделі охолоджуваної лопатки ГТД у спряженій постановці по величині коефіцієнта теплообміну в середній лінії лопатки за допомогою даних, наведених у науковій літературі.
6. Круковский П.Г., Юрченко Д. Д., Полубинский А. С., Яцевский В. А Трехмерная CFD - модель теплового состояния охлаждаемой лопатки газотурбинного двигателя в сопряжённой постановке.// Доклады НАН Украины. Серия А. 2006. № 1. С. 88 94.
Автором проведено аналіз теплового стану охолоджуваної лопатки ГТД, а також верифікація розробленої CFD-моделі теплового стану охолоджуваної лопатки ГТД по величині коефіцієнта теплообміну на її зовнішній поверхні.
7. Юрченко Д.Д., Круковский П.Г. Анализ гидродинамики и теплообмена в канале охлаждения лопатки ГТД на основе трехмерной CFD-модели в сопряженной постановке.// Авиационно-космическая техника и технология. - 2006. №7 (33). - С. 161 166.
Автором запропоновано методику отримання критеріальних залежностей за допомогою CFD-моделей у спряженій постановці й обчислювального експерименту, а також за допомогою запропонованої методики отримано критеріальну залежність, придатну в новому діапазоні режимних і геометричних параметрів.
8. Круковский П.Г., Юрченко Д.Д. Сопряженные задачи теплообмена (методы решения, проблемы примеры).// Тезисы докладов IV Международной конференции "Проблемы промышленной теплотехники". - К., 2005. - С. 34 - 35.
Автором запропоновано методику розробки та верифікації CFD-моделей у спряженій постановці. Крім того, проведено дослідження впливу підмоделі пристінкової області й щільності розрахункової сітки на теплове поле.
9. Юрченко Д.Д., Круковский П.Г., Полубинский А.С., Яцевский В.А. Тепловое состояние охлаждаемой лопатки ГТД в сопряженной постановке.// Тезисы докладов IV Международной конференции "Проблемы промышленной теплотехники". - К, 2005. - С. 309 - 310.
Автором розроблено CFD-модель охолоджуваної лопатки ГТД у спряженій постановці, отримано поле температур досліджуваної лопатки, а також проаналізовано фактори, що найбільше впливають на тепловий стан лопатки.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Сутність і сфери використання закону Ньютона – Ріхмана. Фактори, що впливають на коефіцієнт тепловіддачі. Густина теплового потоку за використання теплообміну. Абсолютно чорне, сіре і біле тіла. Густина теплового потоку під час променевого теплообміну.
контрольная работа [40,3 K], добавлен 26.10.2010Теплові процеси в елементах енергетичного обладнання. Задача моделювання теплових процесів в елементах енергетичного обладнання в спряженій постановці. Математична модель для розв’язання задач теплообміну стосовно елементів енергетичного обладнання.
автореферат [60,0 K], добавлен 13.04.2009Технічні характеристики парогенератора. Розрахунок палива. Тепловий баланс парогенератора. Основні конструктивні характеристики топки. Розрахунок теплообміну в топці, фестону, перегрівника пари та хвостових поверхонь. Уточнення теплового балансу.
курсовая работа [283,3 K], добавлен 09.03.2012Стан і перспективи розвитку геотермальної енергії. Схема компресійного теплового насоса, його застосування. Ґрунт як джерело низько потенційної теплової енергії. Аналіз виробничого процесу та розроблення моделі травмонебезпечних та аварійних ситуацій.
научная работа [2,1 M], добавлен 12.10.2009Исследование термонапряженного состояния охлаждаемой лопатки турбовальных двигателей. Расчет греющей и охлаждающей температур, коэффициентов теплоотдачи на наружной поверхности лопатки и в каналах. Определение сил и моментов, действующих на перо лопатки.
контрольная работа [818,0 K], добавлен 04.02.2012- Поліпшення теплонапруженого стану головок циліндрів форсованих дизелів шляхом локального охолодження
Розрахунково-експериментальний аналіз шляхів покращення теплонапруженого та деформованого стану теплонапружених елементів головок циліндрів сучасних перспективних двигунів внутрішнього згоряння. Локальне повітряне охолодження зони вогневого днища головки.
автореферат [74,9 K], добавлен 09.04.2009 Призначення та область використання роторно плівкових апаратів. Класифікація плівкових апаратів. Опис процесу гідродинаміки в роторно плівковому апараті. Мінімальна густина зрошення. Аналіз впливу витрат, числа лопатей та в’язкості на тепловіддачу.
курсовая работа [507,3 K], добавлен 13.01.2018Розрахунок статичної моделі і побудова статичної характеристики повітряного ресиверу для випадку ізотермічного розширення газу. Значення ресивера в номінальному статичному режимі. Моделювання динамічного режиму. Розрахункова схема об’єкту моделювання.
контрольная работа [200,0 K], добавлен 26.09.2010Визначення теплового навантаження району. Вибір теплоносія та визначення його параметрів. Характеристика котельного агрегату. Розрахунок теплової схеми котельної. Розробка засобів із ремонту і обслуговування димососу. Нагляд за технічним станом у роботі.
курсовая работа [8,5 M], добавлен 18.02.2013Розрахунок котельного агрегату, склад і кількість продуктів горіння. Визначення теплового балансу котла і витрат палива. Характеристики та розрахунок конвективної частини. Тепловий розрахунок економайзера і перевірка теплового балансу котельного агрегату.
курсовая работа [677,6 K], добавлен 17.03.2012Температурна залежність опору плівкових матеріалів: методика і техніка проведення відповідного експерименту, аналіз результатів. Розрахунок та аналіз структурно-фазового стану гранульованої системи Ag/Co. Аналіз небезпечних та шкідливих факторів.
дипломная работа [5,7 M], добавлен 28.07.2014Опис топкового пристрою в газощільному виконанні з двозавитковими пальниками. Характеристики середовища і тепловий баланс у газоповітряному тракті котла. Розрахунок теплообміну та вибір пальникового пристрою, його економічна та екологічна оцінка.
дипломная работа [362,9 K], добавлен 01.07.2010Обоснование проекта модернизации подстанции "лопатки" 110/35/10 Кв Лебяжьевский РЭС: характеристика, анализ эффективности базовой схемы электроснабжения. Выбор числа и мощности трансформаторов, расчет токов короткого замыкания и схема замещения.
дипломная работа [5,4 M], добавлен 26.06.2014Порівняльний аналіз варіантів реалізації науково-технічної проблеми. Розробка покажчика фаз напруги – пристрою з високою точністю, основні принципи його дії. Контроль стану акумулятора. Розрахунок прямих витрат. Карта пошуку та усунення несправностей.
курсовая работа [2,1 M], добавлен 19.05.2010Короткий історичний опис теорії теплопередачі. Закон охолодження Ньютона, закон Фур’є. Аналіз часу охолодження води в одній посудині, часу охолодження води в пластиковій склянці, що знаходиться в іншій пластиковій склянці. Порівняння часу охолодження.
контрольная работа [427,2 K], добавлен 20.04.2019Основні напрямки в конструюванні теплового устаткування. Тепловий розрахунок котла. Рівняння теплового балансу пристрою електричного варильного. Розрахунок трубчастого нагрівального елемента. Основні технологічні вимоги до конструкцій варильних апаратів.
курсовая работа [970,0 K], добавлен 13.03.2013Аналіз основних технічних даних двигуна-прототипу. Розрахунок на міцність лопатки, диску та валу компресора газотурбінної установки. Система змащування, паливна система, система автоматичного керування та система запуску. Вибір матеріалів деталей двигуна.
курсовая работа [2,2 M], добавлен 15.04.2019Залежність коефіцієнт теплового розширення води та скла від температури. Обчислення температурного коефіцієнту об'ємного розширення води з врахуванням розширення скла. Чому при нагріванні тіла розширюються. Особливості теплового розширення води.
лабораторная работа [278,4 K], добавлен 20.09.2008Аналіз стану та основних проблем енергетичної галузі Вінницької області. Впровадження енергозберігаючої технології на Соколівському цукровому заводі. Визначення витрат пари на турбіну і теплофікацію. Розрахунок техніко-економічних показників роботи ТЕЦ.
курсовая работа [181,5 K], добавлен 27.07.2015Принцип роботи теплової електростанції (ТЕЦ). Розрахунок та порівняльна характеристика загальної витрати палива на ТЕЦ і витрати палива при роздільному постачанні споживачів теплотою і електроенергією. Аналіз теплового навантаження теплоелектроцентралі.
реферат [535,3 K], добавлен 08.12.2012