Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
Національний аерокосмічний університет ім. М.Є. Жуковського
“Харківський авіаційний інститут”
Рубльов Володимир Іванович
УДК 621.45.022
КОМПЛЕКСНИЙ МЕТОД РОЗРАХУНКУ ФОРСАЖНО-ВИХІДНИХ ПРИСТРОЇВ ТУРБОРЕАКТИВНИХ ДВОКОНТУРНИХ ДВИГУНІВ
Спеціальність 05.07.05 –двигуни та енергоустановки
літальних апаратів
Автореферат
дисертації на здобуття наукового ступеня
кандидата технічних наук
Харків-2005
Дисертацією є рукопис.
Робота виконана у Харківському університеті Повітряних Сил.
|
Науковий керівник: |
кандидат технічних наук, доцент Кіслов Олег Володимирович, доцент кафедри авіаційних двигунів Харківського університету Повітряних Сил. |
Офіційні опоненти:
|
доктор технічних наук, професор Герасименко Володимир Петрович, професор кафедри теорії авіаційних двигунів Національного аерокосмічного університету ім. М.Є. Жуковського “ХАІ”, м. Харків. кандидат технічних наук Лапотко Василь Михайлович провідний співробітник відділу турбін Державного підприємства “Івченко-Прогрес”, м. Запоріжжя. |
Провідна установа:
|
Акціонерне товариство “Мотор Січ”, Міністерства промислової політики України м. Запоріжжя. |
Захист відбудеться 3 лютого 2006 р. о 13.00 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 64.062.02 у Національному аерокосмічному університеті ім. М.Є. Жуковського “ХАІ” за адресою: 61070, м. Харків, вул. Чкалова, 17, ауд. 307 головного корпусу.
З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Національного аерокосмічного університету ім. М.Є. Жуковського “ХАІ”.
Автореферат розісланий 31 грудня 2006 р.
Вчений секретар спеціалізованої вченої ради ____________ Базима Л.О.
1
ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ
Актуальність теми. Україна є державою з розвиненою авіаційною промисловістю. Необхідність створення конкурентоспроможних на світових ринках авіаційних силових установок висуває нові вимоги до удосконалення існуючих та розробки нових двигунів. Зокрема, у ДП “Івченко-Прогрес” проектується двигун з форсажною камерою згорання АІ-222Ф.
Внаслідок швидкого зростання параметрів газотурбінних двигунів за останні роки різко підвищились енергонасиченість робочого тіла, що привело до зменшення геометричних розмірів проточної частини двигуна і, зокрема, форсажних пристроїв. Але короткі форсажні камери мають не достатню повноту згорання. Тому організація робочого процесу в форсажних камерах згоряння є актуальною задачею.
Більшість існуючих методів використовуються для розрахунку основних камер згорання авіаційних двигунів, прямоточних реактивних двигунів та турбореактивних двигунів з форсажною камерою згорання. Існує два направлення розрахунку турбулентного горіння: чисельні та напівемпіричні. Найбільш достовірні результати отримані за допомогою напівемпіричної теорії турбулентного горіння. Однак ці методи розроблені для однорідних паливо-повітряних сумішей і не враховують нерівномірність коефіцієнту надлишку кисню. Тому задача розробки методів розрахунку турбулентного горіння з урахуванням нерівномірності коефіцієнту надлишку кисню є актуальною.
Зв’язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дисертація виконана на кафедрі авіаційних двигунів Харківського університету Повітряних Сил у рамках НДР “Сопло”, та відповідає планам розробки нових авіаційних двигунів на підприємствах: ДП “Івченко-Прогрес” та “Мотор Січ”.
Мета і задачі дослідження. Метою даної роботи є підвищення ефективності форсажно-вихідних пристроїв (ФВП) турбореактивних двигунів шляхом розрахунку його робочого процесу з урахуванням нерівномірності коефіцієнту надлишку кисню та турбулентних характеристик потоку. Задачі дослідження:
2
Об’єкт дослідження. Робочі процеси, які протікають у форсажно-вихідних пристроях турбореактивних двигунів.
Предмет дослідження. Способи оцінки та методи розрахунку робочого процесу ТРДДФ зі змішанням потоків на форсованому режимі.
Методи дослідження. Для розрахунку процесу сумішоутворення використовувалась модель роздільної течії газової та рідкої фаз з урахуванням впливу кінцевих швидкостей переносу між фазами. Для розрахунку газової фази використовувався чисельний метод, заснований на використанні ейлєрово-лагранжевого підходу, який дозволяє розрахувати тривимірну стисливу нестаціонарну течію у форсажно-вихідному пристрою та описується рівняннями Нав’є-Стокса з усередненням за Рейнольдсом та однопараметричною моделлю турбулентної в’язкості. Диференційні рівняння рідкої фази вирішувались методом Рунге-Кутта. Урахування турбулентного горіння виконано за допомогою напівемпіричної теорії.
Наукова новизна одержаних результатів:
Практична значимість одержаних результатів. Розроблений комплексний метод оцінки ефективності ФВП, може бути використано:
Особистий внесок здобувача. Здобувачем особисто:
3
розроблено комплексний метод визначення ефективності робочого процесу у ФВП турбореактивного двигуна [1];
обґрунтовано склад та структуру показників ефективності ФВП турбореактивних двигунів [1, 5];
зроблено розрахунок течії потоку газу за допомогою чисельного методу та порівняння з експериментальними даними [2-4];
проведено порівняльний аналіз ФВП серійних турбореактивних двигунів за допомогою запропонованих показників ефективності [5];
розраховано ФВП двигуна АІ-222Ф, та показано напрямки підвищення ефективності робочого процесу [6].
Апробація результатів дисертації. Основні результати роботи доповідались на:
- другій міжнародній науково-технічній конференції “Проблемы информатики и моделирования”, Харківський національний політехнічний університет “ХПІ” (м. Харків, 28-30 листопада 2002г.);
- науково-технічній конференції “Перспективи використання вертольотів в Україні” при Харківському інституті ВПС ім. І. Кожедуба (м. Харків, 2-4 грудня 2003г.);
- науково-технічній конференції “Модернізація авіаційної техніки і озброєння МО України в сучасних умовах” при державному авіаційному науково-випробувальному центрі Збройних Сил України (м. Феодосія, 9-10 вересня 2004г.);
- “Першій науково-технічній конференції Харківського університету Повітряних Сил” (м. Харків, 16-17 лютого 2005 р.);
- науково-технічній конференції “Стан та шляхи вдосконалення технічної експлуатації, капітального ремонту, розробки та модернізації авіаційної техніки Збройних Сил України” при Державному науково-дослідному інституті авіації (м. Кіїв, 22-23.09.2005 р.);
- трьох семінарах молодих вчених при Харківському інституті ВПС ім. І. Кожедуба (м. Харків);
- науково-технічному семінарі кафедр теорії та конструкції двигунів при Національному аерокосмічному університеті ім. М.Є. Жуковського “ХАІ”;
- науково-технічному семінарі відділу камер згоряння ДП “Івченко-Прогрес”.
Публікації. Основні наукові результати дисертаційної роботи представлені у 6 статтях і 3 тезах доповідей на науково-технічних конференціях.
Структура дисертації: Дисертація складається з вступу, чотирьох розділів, висновків та списку літератури. Повний обсяг дисертації - 137 аркушів, 59 рисунка, 4 таблиці. Список літератури вміщує 159 найменувань на 14 аркушах.
КОРОТКИЙ ЗМІСТ РОБОТИ
Вступ дисертаційної роботи містить наступні положення: актуальність теми “Комплексний метод розрахунку форсажно-вихідних пристроїв турбореактивних двоконтурних двигунів”; зв’язок роботи з науковими програмами, планами, темами; мета і завдання дослідження; об’єкт, предмет та методи дослідження; наукова новизна; практична значимість одержаних результатів; особистий внесок здобувача; інформація про апробацію і публікації результатів дисертації.
4
У першому розділі розглянуті основні схеми ФВП. Зроблений аналіз організації робочого процесу, масових характеристик й способу оцінки ефективності ФВП. Крім цього, розглянуті методи, за допомогою яких описується течія газового потоку, процеси утворення паливоповітряної суміші та турбулентного згорання.
На основі аналізу зроблені висновки:
Виходячи з перерахованого сформульовані задачі дослідження.
В другому розділі обґрунтовано вибір показників ефективності ФВП та математичної моделі робочого процесу ФВП різного покоління, а також наведено комплексний метод розрахунку робочого процесу з урахуванням нерівномірності коефіцієнту надлишку кисню та турбулентних характеристик потоку.
5