Исследование термонапряженного состояния охлаждаемой лопатки; подготовка и анализ исходных данных. Расчет граничных условий теплообмена, определение точек перехода; расчет коэффициентов теплоотдачи на наружной поверхности лопатки и в каналах охлаждения.
Аннотация к работе
Расчет температурного поля охлаждаемой лопатки 6. Расчет термонапряженного состояния охлаждаемой лопатки 7. ЦЕЛЬ ИССЛЕДОВАНИЯ: Оптимизация термонапряженного состояния лопатки. 4. ОСНОВНЫЕ ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ: результаты проектирования по теории лопаточных машин и конструкции двигателей: - температура торможения в относительном движении 1290 К; - давление на входе в РК 0,77 МПа; - давление на выходе из РК 0,51 МПа; - относительная скорость на входе в РК 266,6 м/с; - относительная скорость на выходе из РК 567,5 м/с; - температура торможения в ступени отбора воздуха 682 К; - полное давление за компрессором (в ступени отбора) 1,51 МПа; - расход газа через газогенератор 22,87 кг/с; - отбор воздуха на охлаждение 1,9 %; - хорда профиля в среднем сечении22,2 мм; - радиус входной кромки 1,2 мм; - высота лопатки46 мм; - угол входа 43,30; - угол выхода20,10; - угол установки профиля 63,40; - частота вращения 17788 - средний диаметр 464 мм; - интенсивность газовых сил в окружном направлении 3968 Н/м; - интенсивность газовых сил в осевом направлении 13661 Н/м; - радиус подвода воздуха 142,5 мм; - число лопаток 85; - шаг решетки 15,9 мм. Примерный перечень иллюстративного материала, представляемого в записке: - схемы подвода воздуха к лопатке и движения воздуха по лопатке; - граничные условия теплообмена (изменение коэффициента теплоотдачи и греющей температуры) по контуру лопатки; - конечно-элементная расчетная сетка с указанием критической точки; - диаграммы термонапряженного состояния (неохлаждаемый, начальный вариант, оптимальный варианты); - поле температуры и напряжений оптимального варианта. Охлаждающую температуру понимаем как температуру торможения воздуха с учетом спутной закрутки, центробежной силы и конвективного теплообмена. СОЗДАНИЕ СЕТКИ КОНЕЧНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ По построенному контуру среднего сечения лопатки с помощью пакета SAPR кафедры 203 строим сетку конечных элементов, которая представлена на рисунке 3. Таблица 4.1 Исходные данные № канала P, мм F, мм2 dГИДР, мм Gв, кг/с 1 16,3 10,9 2,675 0,001584 3029 2 14,8 13,9 3,75 0,00202 3017 3 20,1 10 1,99 0,00145 3049 4.2 Результаты расчета коэффициента теплоотдачи на ЭВМ НОМЕР КАНАЛА = 1 РАСЧЕТ КОЭФФИЦИЕТОВ ВНУТРЕННЕГО ТЕПЛООБМЕНА характерный размер канала мм 16.300000 площадь сечения канала мм**2 10.900000 радиус кривизны канала мм 9999.000000 частота вращения об/мин 17788 Параметры охладителя: расход воздуха кг/с 1.584000E-03 температура воздуха К 759.000000 температура стенки К 1170.000000 давление в канале Па 1514000.000000 РЕЗУЛЬТАТ РАСЧЕТА коэффициент теплоотдачи 3026.880000 НОМЕР КАНАЛА = 2 РАСЧЕТ КОЭФФИЦИЕТОВ ВНУТРЕННЕГО ТЕПЛООБМЕНА характерный размер канала мм 14.800000 площадь сечения канала мм**2 13.900000 радиус кривизны канала мм 9999.000000 частота вращения об/мин 17788 Параметры охладителя : расход воздуха кг/с 2.020000E-03 температура воздуха К 759.000000 температура стенки К 1170.000000 давление в канале Па 1514000.000000 РЕЗУЛЬТАТ РАСЧЕТА Г коэффициент теплоотдачи 3017.387000 Г НОМЕР КАНАЛА = 3 РАСЧЕТ КОЭФФИЦИЕТОВ ВНУТРЕННЕГО ТЕПЛООБМЕНА характерный размер канала мм 20.100000 площадь сечения канала мм**2 10.000000 радиус кривизны канала мм 9999.000000 частота вращения об/мин 17788 Параметры охладителя : расход воздуха кг/с 1.450000E-03 температура воздуха К 759.000000 температура стенки К 1170.000000 давление в канале Па 1514000.000000 РЕЗУЛЬТАТ РАСЧЕТА Г коэффициент теплоотдачи 3049.846000 Г 5.