Характеристика профілів лопаток осьових компресорів потужних газотурбінних двигунів, що знаходяться у виробництві. Особливість застосування інтерполяційних і апроксимаційних сплайнів, що будуються на основі алгоритму, розробленому Анселоном–Лораном.
Розвиток енергетики України ставить підвищені вимоги до ефективності газотурбінних двигунів (ГТД), зниження масогабаритних характеристик та металомісткості, поліпшення екологічних показників, зменшення витрат на виготовлення. Це дозволяє виготовляти лопатки складної просторової форми, яка визначається умовами руху повітря та забезпечує зниження втрат енергії у компресорі. Але це високотехнологічне обладнання ставить надзвичайно високі вимоги до якості геометричного моделювання ЛА і вимагає застосовування більш ретельних підходів до розробки ГМ їх робочих поверхонь. Застосування цих досягнень до геометричного моделювання ЛА компресорів надає широкі можливості розкриття додаткових резервів підвищення їх ефективності та створення ГМ, які необхідні при обробці лопаток на високошвидкісних пятикоординатних обробних центрах. Експериментально дослідити вплив удосконалення геометрії ЛА на ефективні показники осьових компресорів ГТД;У першому розділі наведено характеристику обєкта дослідження - ЛА осьових компресорів ГТД, зроблено аналіз стану наукових досліджень у напрямках, повязаних із задачами дослідження, проведено аналіз літературних джерел, присвячених розробці методів геометричного моделювання із застосуванням сучасних досягнень прикладної геометрії та компютерної графіки, методів профілювання проточних частин турбін і компресорів. На практиці часто виникає потреба будувати криволінійні обводи за умови, що задані координати і кут нахилу дотичної у початковій точці та координати кінцевої точки кривої. Параметричні рівняння кривої, що формується на базі елемента кривини, мають вигляд: , (2) де х(0), у(0) і ц(0) - координати та кут нахилу дотичної у початковій точці кривої; S - довжина кривої, що розглядається. Елемент кривини K(s) довжини S може бути відображеним на нормалізований елемент кривини одиничної довжини зі збереженням приросту кута нахилу дотичної до кривої. Якщо два елементи кривини K1(s) довжини S1 і кривини K2(s) довжини S2 мають той самий нормалізований елемент кривини і однакові кути нахилу дотичної в початковій точці ц1(0) = ц2(0), то відповідні кути нахилу дотичних до кривих ц1(s) і ц2(s) змінюються вздовж осі s з коефіцієнтом пропорційності , тобто: .Вперше застосовано комплексний підхід до аналізу та удосконаленню геометричних характеристик профілів лопаток осьових компресорів, що знаходяться у виробництві. Розроблені метод і алгоритм згладжування обводів профілю лопатки з використанням інтерполяційних і апроксимаційних сплайнів, які будуються на основі алгоритму Анселона-Лорана, а також методика узгодження кіл вхідних і вихідних кромок профілів зі згладженими обводами спинки і коритця дозволяють поліпшувати розподіл диференціальних характеристик обводів профілів, що позитивно впливає на течію робочої речовини і , у підсумку, сприяє підвищенню ефективних показників компресорів. Запропонований новий підхід до геометричного моделювання середніх (скелетних) ліній профілів лопаток осьових компресорів базується на ідеї формування кривих на базі графіків розподілу їх кривини. Теоретичні дослідження та зроблений аналіз показали можливість масштабування та побудови подібних криволінійних обводів, підтвердили доцільність застосування цих кривих до геометричного моделювання профілів лопаток осьових компресорів. Розроблені програми геометричного моделювання та візуалізації ЛА проточних частин осьових компресорів потужних ГТД з формуванням script-файлів та побудовою зображень у графічному середовищі AUTOCAD дозволяють досліджувати на ПЕОМ просторові та плоскі зображення лопаток.Аэродинамическое усовершенствование проточной части турбины ГТД на основе расчетов трехмерного вязкого течения. Аэродинамическое усовершенствование проточной части турбины ГТД на основе расчетов трехмерного вязкого течения. Удосконалення геометрії профілів лопаток осьових компресорів // Сборник научных трудов: Межведомственный научно-технический сборник. Повышение к.п.д. и запасов устойчивости компрессора низкого давления газотурбинной установки перепрофилированием четырех последних ступеней компрессора // Енергетика: Збірник наукових праць. Спіцин, Науково-виробниче обєднання "Машпроект".
План
2. ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ
Вывод
У результаті проведених досліджень досягнуто мету роботи - розроблено ГМ лопаток осьових компресорів потужних ГТД. При цьому отримані результати, які мають наукову та практичну цінність: 1. Вперше застосовано комплексний підхід до аналізу та удосконаленню геометричних характеристик профілів лопаток осьових компресорів, що знаходяться у виробництві. Це дозволило розробити низку заходів щодо виготовлення компресорних лопаток серійних двигунів на сучасному високошвидкісному пятикоординтному обробному центрі NX-154 Starrag, і завдяки чому скоротити час та матеріальні витрати на підготовку виробництва і безпосереднє їх виготовлення.
2. Розроблені метод і алгоритм згладжування обводів профілю лопатки з використанням інтерполяційних і апроксимаційних сплайнів, які будуються на основі алгоритму Анселона-Лорана, а також методика узгодження кіл вхідних і вихідних кромок профілів зі згладженими обводами спинки і коритця дозволяють поліпшувати розподіл диференціальних характеристик обводів профілів, що позитивно впливає на течію робочої речовини і , у підсумку, сприяє підвищенню ефективних показників компресорів.
3. Запропонований новий підхід до геометричного моделювання середніх (скелетних) ліній профілів лопаток осьових компресорів базується на ідеї формування кривих на базі графіків розподілу їх кривини. Теоретичні дослідження та зроблений аналіз показали можливість масштабування та побудови подібних криволінійних обводів, підтвердили доцільність застосування цих кривих до геометричного моделювання профілів лопаток осьових компресорів.
4. Розроблена ГМ асиметричного аеродинамічного профілю базується на побудові його обводів як обвідних сімей кіл, центри яких розміщуються на скелетній лінії профілю. Модель надає широкі можливості формування S-подібних профілів лопаток високонапірних компресорів за заданими залежностями розподілу радіусів кіл для спинки і коритця профілю.
5. Запропонована ГМ робочої частини лопатки осьового компресора, яка передбачає побудову поверхонь спинки і коритця, вхідної і вихідної кромок. Спинка і коритце лопатки описуються сплайнами, що будуються із застосуванням функції Гріна на підставі сукупності профілів, розташованих по висоті лопатки. Апробація розробленої ГМ на прикладі лопаток третього ступеня компресора низького тиску двигуна ДГ90 підтвердила працездатність і плідність підходу до аналітичного подання робочих поверхонь лопаток компресорів.
6. Розроблені програми геометричного моделювання та візуалізації ЛА проточних частин осьових компресорів потужних ГТД з формуванням script-файлів та побудовою зображень у графічному середовищі AUTOCAD дозволяють досліджувати на ПЕОМ просторові та плоскі зображення лопаток. Застосування розробленого програмного продукту також дозволяє автоматизувати трудомісткий процес створення, доведення та поліпшення газодинамічних характеристик цих важливих компонентів проточних частин осьових компресорів. У підсумку це сприяє зниженню рівня втрат енергії робочої речовини в ЛА.
7. Експериментальні дослідження компресорів двигунів ГТД 110, ДУ90, ДН80, ДУ80, ГТД 10000, ГТД 45 (60) підтвердили доцільність застосування сучасних досягнень прикладної геометрії до поліпшення геометричних характеристик ЛА та адаптації просторових лопаток до умов течії робочої речовини. Це дозволило підвищити ККД окремих ступенів до 3%, компресорів різних двигунів - від 0,8% до 1,5…2,5% та довести рівень ККД компресорів до 86-87%, а запаси стійкості роботи компресорів збільшити на 10…15%.
8. Результати дисертаційної роботи впроваджені у ДП НВКГ "Зоря"-"Машпроект" (м. Миколаїв), ВАТ ІВП "Енергія" (м. Кривий Ріг), ЗМКБ "Прогрес" ім. О.Г. Івченка (м. Запоріжжя). Вони передані ФДУП ММВП "Салют" (м. Москва), ВАТ "Науково-виробниче обєднання "Сатурн" (м. Рибінськ Ярославської обл., Російська Федерація), де використовуються при проектуванні нових та удосконаленні існуючих зразків ЛА компресорів ГТД різного цільового призначення.
Список литературы
1. Борисенко В.Д., Спіцин В.А. Геометричне моделювання вхідних і вихідних кромок просторової лопатки осьової турбомашини // Прикладна геометрія та інженерна графіка. - Мелітополь: Праці ТДАТА, 2004. - Вип. 4. - Том. 25. - С. 38-42.
2. Борисенко В.Д., Устенко С.А., Спіцин В.А. Геометричне моделювання плоского криволінійного обводу за заданою кривиною // Збірник наукових праць "Геометричне та компютерне моделювання". - Харків: ХДУХТ, 2004. - Вип. 5. - С. 30-34.
3. Борисенко В.Д., Устенко С.А., Спіцин В.Є. Геометричне моделювання поверхонь спинки і коритця лопатки осьового компресора // Прикладна геометрія та інженерна графіка. - Мелітополь: Праці ТДАТА, 2004. - Вип. 4. - Том 24. - С. 71-76.
7. Спіцин В.Є. Геометричне моделювання середньої лінії профілю лопатки осьового компресора із застосуванням лінійного елементу кривини // Збірник наукових праць "Геометричне та компютерне моделювання". - Харків, ХДУХТ. - Вип. 8, 2004. - С. 85-88.
8. Спіцин В.Є. Удосконалення геометричної моделі робочих поверхонь лопаток осьових компресорів // Прикладна геометрія та інженерна графіка. - Мелітополь: Праці ТДАТА, 2005. - Вип. 4. - Том 29. - С. 129-134.
Вы можете ЗАГРУЗИТЬ и ПОВЫСИТЬ уникальность своей работы
