реферат дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук Ха
Работа добавлена на сайт samzan.net:
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:
- обґрунтування складу та структури показників ефективності ФВП турбореактивних двигунів;
- розробка комплексного методу розрахунку робочого процесу у ФВП турбореактивних двигунів з урахуванням нерівномірності коефіцієнту надлишку кисню та турбулентних характеристик потоку;
- оцінка вірогідності розробленого комплексного методу розрахунку робочого процесу у ФВП;
- розробка шляхів підвищення ефективності робочого процесу у ФВП;
- проведення розрахункових досліджень впливу геометричних параметрів та параметрів розпилу палива на ефективність робочого процесу ФВП.
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:
- розроблено комплексний метод розрахунку тяги сопла турбореактивного двигуна на форсованому режимі роботи двигуна з використанням чисельного розрахунку тривимірних полів двофазного потоку та напівемпіричної теорії турбулентного горіння;
- ураховано нерівномірність розподілення кисню, пари палива та інтенсивності турбулентних пульсацій у проточній частині ФВП при розрахунку турбулентного горіння;
- обґрунтовано показники ефективності ФВП з урахуванням його робочого процесу та масових характеристик;
- розрахунковим шляхом показано, що тягоозброєність літального апарата типу МіГ-29 має пологий максимум при певному сполученні показників ефективності робочого процесу та масових характеристик, а результати розрахунку узгоджуються з параметрами серійного двигуна РД-33-2С;
- за результатами розрахунків запропоновано зміни геометричних параметрів та параметрів розпилу палива, які забезпечують підвищення ефективності робочого процесу ФВП двигуна АІ-222Ф.
Практична значимість одержаних результатів. Розроблений комплексний метод оцінки ефективності ФВП, може бути використано:
- для наукового обґрунтування технічних вимог до ФВП, які проектуються;
- при розробці та модернізації зразків ФВП у проектно-конструкторських організаціях;
- при розробці силової установки у складі літального апарата з урахуванням їх масових характеристик та ефективності організації робочого процесу у ФВП.
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:
- в галузі чисельного моделювання процесу течії досягнуті певні успіхи. Створено методики, за допомогою яких є можливість визначити параметри та картину течії потоків у форсажно-вихідних пристроях. Ці математичні моделі основані на використанні осереднених за Рейнольдсом рівнянь Нав’є-Стокса, які замикаються моделями турбулентності різного рівня складності;
- досягнуті результати в моделюванні двофазних течій. Найбільшого поширення дістали математичні моделі роздрібного опису газової та рідкої фаз. Використовуючи цю модель є можливість описати процес утворення паливо-повітряної суміші у ФВП. Існуючі моделі використовувались, в основному, для розрахунку основних камер згорання та прямоточних двигунів, тому в них не враховується нерівномірність розподілу кисню, що характерно для ФВП турбореактивних двоконтурних двигунів;
- існують різні підходи щодо опису процесу горіння. Інтенсивно розвиваються чисельні методи, але перепоною їх використання є складності моделювання турбулентної швидкості згорання. Широко використовуються полуемпіричні методи турбулентного горіння, але ці методи не враховують нерівномірності параметрів паливо-повітряної суміші;
- оцінка ефективності робочого процесу ФВП проводиться за допомогою коефіцієнта повноти згорання та коефіцієнта відновлення повного тиску. Окремо використовують масовий показник - відносна маса ФВП. Оскільки ці показники характеризують різні боки ФВП, то за їх допомогою складно оцінити ефективність ФВП, тому що зазвичай зменшення маси ФВП викликає зниження ефективності його робочого процесу.
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
2. 1005 Показатели ликвидности Коэффициент текущей ликвидности
3. Изучение процессов установление тока при разрядке и зарядке конденсатора1
4. Стоматологія 4
5. темах счисления. В современном мире известно множество способов представления чисел
6. Icom Немецкий ИнтернетМагазин LMOD 1000 Брендов Одежды и Обуви Скидки 70 Доставка за наш счет
7. HILL INC New York St
8. длинная юбка не удобная для прогулок по чащобам вышитая белая рубашка и такой же вышитый жакет
9. Поїдемо поговоримо з лісом а вже тоді я можу і з людьми Ліна Костенко Ялинка затремтіла від низу до вершечк
10. Обмен белков в организме животного
11. Прикладная культурология- понятие объект предмет цель задачи и социальные функции Прикладная куль
12. Тема 2 Организация и информационное обеспечение экономического анализа 2
13. Кем были древние бритты
14. тематические основы информационных систем По направлению подготовки бакалавра 230100 ~ Информатика и вычи
15. Статья- Влияние скорости течения воды на рост колониальных гидроидов
16. Освежающий крем с шелковистой гладкой текстурой для ежедневного ухода
17. ТЕМА 4. ЗАКОНЫ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ СЛУЧАЙНЫХ ВЕЛИЧИН
18. Особое мнение 06
19. Общие положения криминалистической тактики.html
20. Кірпа Г М Інтеграція залізничного транспорту України у європейську транспортну систему - монографія - Г