Результаты расчёта и формирование облика двигателя

Поможем в ✍️ написании учебной работы

Имя

Поможем с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой

Нажимая кнопку "Продолжить", я принимаю политику конфиденциальности

Формирование облика (проточной части) ГТД является одним из наиболее важных начальных этапов проектирования ГТД, непосредственно следующим за выполнением теплового расчета и предшествующим газодинамическим расчетам элементов проточной части (каскадов компрессоров и турбин). При выполнении расчетов по формированию облика ГТД определяются: форма проточной части, частоты вращения роторов и число ступеней каскадов лопаточных машин.

Формирование облика ГГ и ТC ГТД-2-1 (КВД - ОК или ОЦК)

Таблица 2.1 Исходные данные:

Таблица 2.2 Результаты pасчета:

Рисунок 2.1 - Схема проточной части двигателя

На данном этапе проектирования сформирован облик двигателя.

Компрессор низкого давления, средненагруженный ( = 0,2475), состоит из пяти ступеней и имеет значение коэффициента полезного действия *=0,865. Относительный диаметр втулки , что не превышает допустимый ( ) для первых ступеней КНД ТВВД. Окружная скорость первой ступени находится в допустимых пределах

Осевая часть компрессора высокого давления, средненагруженная ( =0,2338), состоит из двух ступеней и имеет значение коэффициента полезного действия *=0,87. Относительный диаметр втулки , что не превышает допустимый ( ) для первых ступеней КВД. Окружная скорость первой ступени находится в допустимых пределах

Центробежная ступень компрессора высокого давления средненагруженная ( =0,6034), и имеет КПД *=0,859.

Турбина высокого давления, одноступенчатая, средненагруженная (Mz=1,58) и имеет значение коэффициента полезного действия *=0,871, обеспечивается условие (h/D) г=0,0715>0,065.

Турбина низкого давления, одноступенчатая, средненагруженная (Mz=1,569) и имеет значение коэффициента полезного действия *=0,8835.

Турбина винтовентилятора, четырехступенчатая, средненагруженная (Mz=1,6), имеет значение коэффициента полезного действия =0,91, обеспечивается условие (h/D) т=0,3279<0,33.

Газодинамический расчёт многоступенчатого осевого компрессора

Расчёт компрессора на ЭВМ

При проектировании газотурбинных двигателей особое место выделяется проектированию компрессора. Именно компрессор является узлом, в зависимости от параметров которого проектируется и камера сгорания, и турбина. Основную часть длины двигателя часто составляет именно компрессор. Это говорит о большом влиянии компрессора на общие габаритные размеры двигателя, а, значит, и на его массу.

Основной частью газодинамического расчета осевого компрессора является окончательное получение геометрических размеров и количества ступеней при сохранении π^*_к. Необходимо эффективно распределить π^*_к, работу и КПД между ступенями компрессора.

Газодинамический расчет осевого компрессора представляет собой последовательный расчет всех его ступеней на среднем радиусе, в предположении равенства параметров на среднем радиусе и постоянства параметров потока, осредненных по ступени.

Изменение коэффициента затраченного напора по ступеням принимаем таким, чтобы наиболее загруженные были средние ступени, а ко входу и выходу из компрессора значение уменьшалось. Первые ступени имеют большое значение удлинения лопатки h/b, работают в ухудшенных условиях (возможная неравномерность поля скоростей, температур и давлений) на входе в компрессор. На последних ступенях в значительной степени на КПД ступени влияет величина относительных радиальных зазоров, что при малой высоте лопаток ступени существенно снижает КПД из-за перетекания рабочего тела через радиальный зазор.

Распределение остальных параметров выполнено в соответствии с рекомендациями, изложенными в [3].

Расходная составляющая скорости уменьшается от входа к выходу для уменьшения концевых потерь в последних ступенях и для того, чтобы иметь умеренные скорости на входе в камеру сгорания. Во избежание падения КПД снижение Са в пределах ступени не должно превышать 10…15м/с [3].

При выборе характера изменения r_к вдоль проточной части компрессора необходимо учитывать, что рост температуры потока (а следовательно, и увеличение скорости звука) позволяет выполнить ступени с более высокими степенями реактивности.

Газодинамический расчет компрессора выполнен при помощи программы gdrok. exe. Программа gdrok предназначена для газодинамического расчета многоступенчатого осевого компрессора на среднем радиусе. Исходные данные расчета заносятся в файл gdrok. dat, а результаты, получаемые с помощью исполняемого файла gdrok. exe - в файл gdrok. rez. Программа gdrok имеет и программу графического сопровождения gfk. exe, файл исходных данных которой gfk. dat формируется при работе файла gdrok. exe. Использование файла gfk. exe при выполнении расчетов обеспечивает возможность наглядного графического контроля как исходного распределения параметров по ступеням так и получаемых результатов расчета (формы проточной части компрессора, изменения параметров потока по ступеням и треугольников скоростей ступеней на среднегеометрическом радиусе).

Исходные данные к программе GDROK можно представить в виде массива:

где

расход воздуха на входе в компрессор,

- заторможенная температура, К;

- полное давление, Па;

- физические константы рабочего тела;

общая степень повышения полного давления в компрессоре внутреннего контура;

степень повышения полного давления в компрессоре низкого давления;

окружная скорость на наружном диаметре рабочего колеса первой ступени компрессора низкого давления, ;

окружная скорость на наружном диаметре рабочего колеса первой ступени компрессора высокого давления, ;

расходная составляющая скорости потока на выходе из компрессора, ;

число ступеней КНД и суммарное число ступеней в компрессоре соответственно;

относительный диаметр втулки на входе в рабочее колесо первой ступени КНД;

коэффициент в уравнении расхода, учитывающий загромождение проходного сечения канала пограничным слоем на стенках;

коэффициент восстановления полного давления в направляющем аппарате ступени, во входном направляющем аппарате компрессора;

коэффициент восстановления полного давления в переходном канале между КНД и КВД;

- расходная составляющая скорости на входе в ступень, ;

затраченный напор ступени, ;

изоэнтропический КПД ступени по параметрам заторможенного потока;

- кинематическая степень реактивности ступени;

- угол атаки на рабочие лопатки ступени на среднем радиусе, град;

отношение среднего диаметра первой ступени компрессора высокого давления к среднему диаметру последней ступени КНД;

Часть исходных данных получена в результате выполнения термогазодинамического расчета и согласования компрессоров и турбин.

Результаты расчета, полученные при вводе рассмотренных выше параметров в файл исходных данных программы GDROK, представлены в таблице 3.1

Таблица 3.1 Исходные данные

Таблица 3.2 Результаты расчета компрессора

Ниже представлены графики распределения и (рисунок 3.1); и (рисунок 3.2); , , , , (рисунок 3.3), построенные по значениям из таблицы 3.2

Рисунок 3.1 Распределение и по ступеням КНД и КВД

Рисунок 3.2 Распределение и по ступеням КНД и КВД

Рисунок 3.3 Распределение , , , , по ступеням КНД и КВД

Анализируя полученные графики распределения затраченного напора, по ступеням видим, что оно соответствует рациональной загрузке ступеней. При распределении работ по ступеням компрессора учтены особенности условий работы первых и последних ступеней компрессора.