Зменшення радіальної нерівномірності температурних полів у дисках роторів ГТД дискобарабанної конструкції - Автореферат

НАЦІОНАЛЬНИЙ АЕРОКОСМІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ ім. М.Є. ЖУКОВСЬКОГО «ХАРКІВСЬКИЙ АВІАЦІЙНИЙ ІНСТИТУТ» Харченко Андрій Олександрович УДК 621.438.226 ЗМЕНШЕННЯ РАДІАЛЬНОЇ НЕРІВНОМІРНОСТІ ТЕМПЕРАТУРНИХ ПОЛІВ У ДИСКАХ РОТОРІВ ГТД ДИСКОБАРАБАННОЇ КОНСТРУКЦІЇ спеціальність 05.05.03 - двигуни та енергетичні установки Автореферат дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук Харків - 2008 Дисертацією є рукопис. Роботу виконано на кафедрі енергоустановок морських суден і споруд Севастопольського національного технічного університету Міністерства освіти і науки України. Україна є державою з розвинутим транспортним і енергетичним газотурбобудуванням. Необхідність створення конкурентноздатних на світовому ринку газотурбінних двигунів (ГТД) нового покоління вимагає реалізації високих параметрів термодинамічного циклу при високих надійності і ресурсі. За час практичного застосування ГТД ріст температури газу перед турбіною склав більш 700 К (до 1700 К і вище), при цьому оптимальні значення ступеня підвищення тиску (відповідні максимальній роботі циклу або максимальному ККД) також ростуть, досягаючи для сучасних і перспективних двигунів величини 30 і більш. Відомо, що при транспортуванні охолоджуючого повітря через ротор компресора перепад температур по радіусу дисків останніх ступенів компресорів високого тиску може складати 200...400 К. Напруги, викликані радіальним градієнтом температури, істотно впливають на розподіл сумарних напруг у диску, особливо на нестаціонарних режимах роботи ГТД. Найбільш значні результати досягаються при обдуві диска одноступеневої турбіни високого тиску, у той же час градієнти температур у дисках роторів осьових компресорів і багатоступеневих турбін дискобарабанної конструкції залишаються досить високими внаслідок „холодної” маточини диска при існуючих схемах охолодження ротору. Для досягнення поставленої мети необхідно розв’язати наступні задачі: - виконати аналіз існуючих схем охолодження дисків роторів ГТД і структури плинів в обертових циліндричних порожнинах; - розробити конструкції пристроїв, що зменшують нерівномірність температури по радіусу диска за допомогою переносу теплоти до маточинної частини диска; - експериментально дослідити радіальну нерівномірність температури диска з пристроями, використовуючими динамічний напір осьового потоку повітря, що відбирається на охолодження двигуна; - узагальнення результатів експерименту і отримання розрахункових залежностей для опису температурного стану екранованих дисків з ежекторними пристроями і неекранованих дисків роторів ГТД, що охолоджуються осьовим потоком повітря; - зіставлення на основі одержаних залежностей термонапряженного стану неекранованих дисків роторів ГТД і екранованих дисків з ежекторними пристроями. Використовувалися: фізичне моделювання для вивчення температурного поля дисків, методи візуалізації плину і теорія подоби при дослідженні працездатності ежекторних каналів, метод статистичної обробки даних для аналізу результатів експерименту й оцінки погрішності.