Разработка математической модели акустического зонда волноводного типа для измерений пульсаций давления в камере сгорания газотурбинного двигателя

Авиационная и ракетно-космическая техника

2022. Т. 29. № 2. С. 135-143.

DOI: 10.34759/vst-2022-2-135-143

Авторы

Радин Д. В.1*, Макарьянц Г. М.1**, Быстров Н. Д.1***, Тарасов Д. С.2****, Фокин Н. И.2*****, Ивановский А. А.2******, Матвеев С. С.1*******, Гураков Н. И.1********

1. Самарский национальный исследовательский университет им. академика С.П. Королева, Московское шоссе, 34, Самара, 443086, Россия
2. «Силовые машины», ул. Ватутина, 3А, Санкт-Петербург, 195009, Россия

*e-mail: radin.danila.v@gmail.com
**e-mail: georgy.makaryants@gmail.com
***e-mail: bystrof-nd@yandex.ru
****e-mail: Tarasov_DS@power-m.ru
*****e-mail: Fokin_NI@nordenergogroup.com
******e-mail: Ivanovskiy_AA@nordenergogroup.com
*******e-mail: matveev@ssau.ru
********e-mail: nikgurakov@gmail.com

Аннотация

Разработана математическая модель акустического зонда волноводного типа с корректирующим элементом в виде согласующего трубопровода. Данная модель в отличие от существующих позволяет рассчитывать частотные характеристики зонда при произвольном распределении температуры по его длине. Благодаря этому модель позволяет рассчитывать частотные характеристики зонда, работающего в составе камеры сгорания газотурбинного двигателя. Волновод и согласующий трубопровод были представлены в виде участков одинаковой длины, в пределах каждого из которых температура принималась постоянной. Результаты, полученные с помощью разработанной математической модели, сравнивались с экспериментальными данными, полученными при повышенном давлении. Сравнение расчётных и экспериментальных данных показало их хорошую сходимость.

Ключевые слова:

измерение пульсаций давления, акустический зонд, частотные характеристики, температурно-неоднородный канал

Библиографический список

  1. Гоза Д.А. Разработка и исследование лабораторной модели термокаталитического двигателя малой тяги на экологически чистом монотопливе // Вестник Московского авиационного института. Т. 24. № 3. С. 34-42.
  2. Бирюк В.В., Лукачев С.В., Угланов Д.А. и др. Газ в моторах. — Самара: Изд-во Самарского университета, 2021. — 296 с.
  3. Бакланов А.В. Применение многоуровневого моделирования в процессе проектирования малоэмиссионных камер сгорания газотурбинных двигателей // Вестник Московского авиационного института. 2020. Т. 27. № 4. С. 159-172. DOI: 10.34759/vst-2020-4-159-172
  4. Зубрилин И.А., Диденко А.А., Дмитриев Д.Н., Гураков Н.И., Эрнандэс М.М. Влияние процесса горения на структуру закрученного потока за горелочным устройством камеры сгорания газотурбинной установки // Вестник Московского авиационного института. Т. 26. № 3. С. 124-136.
  5. Бакланов А.В. Экспериментальное исследование температурного состояния стенок жаровой трубы многофорсуночной камеры сгорания газотурбинного двигателя // Вестник Московского авиационного института. Т. 26. № 2. С. 116-125.
  6. Lieuwen T.C., Yang V. Combustion Instabilities in Gas Turbine Engines: Operational Experience, Fundamental Mechanisms, and Modeling. — American Institute of Aeronautics and Astronautics, Inc., 2005. Vol. 210. — 729 p.
  7. Скиба Д.В., Максимов Д.А., Кашапов Р.С., Харисов Т.С. Особенности контроля пульсаций давления в камерах сгорания наземных газотурбинных установок // Вестник Самарского университета. Аэрокосмическая техника, технологии и машиностроение. 2021. Т. 20. № 4. С. 40-51. DOI: 10.18287/2541-7533-2021-20-4-40-51
  8. Mersinligil M., Brouckaert J.-F., Desset J. Unsteady Pressure Measurements With a Fast Response Cooled Probe in High Temperature Gas Turbine Environments // Journal of Engineering for Gas Turbines and Power. 2011. Vol. 133. No. 8. DOI: 1115/1.4002276
  9. Zinn H., Habermann M. Developments and experiences with pulsation measurements for heavy-duty gas turbines // ASME Turbo Expo 2007: Power for Land, Sea, and Air (14–17 May 2007; Montreal, Canada). Paper No: GT2007-27475, pp. 639-648. DOI: 1115/GT2007-27475
  10. Boyle D.K., Henderson B.S., Hultgren L.S. Transfer-Function Determination for Infinite-Tube-Probe Pressure Transducers with Application to Turbofan Core/Combuster Noise // 25th AIAA/CEAS Aeroacoustics Conference (20-23 May 2019; Delft, The Netherlands). AIAA 2019-2588. DOI: 2514/6.2019-2588
  11. Wegner M., Nance D., Ahuja K. Characterization of Short and Infinite-Line Pressure Probes for In-Duct Acoustic Measurements Under Hostile Environment // 13th AIAA/CEAS Aeroacoustics Conference / 28th AIAA Aeroacoustics Conference (21-23 May 2007; Rome, Italy). DOI: 10.2514/6.2007-3443
  12. Фурлетов В.И., Дубовицкий А.Н., Ханян Г.С. Определение частотной характеристики измерительной системы «датчик колебаний давления — волновод» при повышенных параметрах газа // Развитие средств и методов испытаний авиационных двигателей: Сборник статей. Труды ЦИАМ № 1350. М.: Изд-во ЦИАМ, 2010. С. 241-249.
  13. Шорин В.П. Шахматов Е.В., Гимадиев А.Г. и др. Акустические методы и средства измерения пульсаций давления. — Самара: Изд-во СГАУ, 2007. — 132 с.
  14. Гимадиев А.Г., Быстров Н.Д., Устинов А.В. Разработка методики и программы расчёта неоднородных газовых измерительных цепей // Вестник Самарского государственного аэрокосмического университета им. С. П. Королёва. 2012. № 3-2(34). С. 263-268.
  15. Gimadiev A., Bystrov N., Stadnik D. et al. Correcting frequency characteristics of pressure pulsations probes (review) // 24th International Congress on Sound and Vibration ICSV24 (23–27 July 2017; London). URL: https://www.gimalai.com/sites/default/files/statii/zipdvt2017.pdf
  16. Wyer N., Brouckaert J.F., Miorini R.L. On the determination of the transfer function of infinite line pressure probes for turbomachinery applications // ASME Turbo Expo 2012: Turbine Technical Conference and Exposition (11-15 June 2012; Copenhagen, Denmark). Paper No. GT2012-69563, pp. 883-894. DOI: 10.1115/GT2012-69563
  17. Ольсон Г.Ф. Динамические аналогии / Пер. с англ. Б.Л. Коробочкина; Под ред. М.А. Айзермана. — М.: Гос. изд-во иностранной литературы, 1947. — 224 с.
  18. Быстров Н.Д., Гимадиев А.Г., Головин А.Н. и др. Формирование динамических свойств трубопроводных цепей / Под ред. В.П. Шорина. — Самара: Изд-во Самарского государственного университета, 2020. — 328 с.
  19. Аграфонова А.А., Комкин А.И. Анализ факторов, определяющих собственную частоту резонатора Гельмгольца // Наука и образование: научное издани МГТУ им. Н.Э. Баумана. 2014. № 12. С. 220-231.DOI: 10.7463/1214.0742764
  20. Гимадиев А.Г., Быстров Н.Д., Ильинский С.А., Ермошкин А.З. Динамические испытания зондов для измерения пульсаций давления при повышенных давлениях // Вестник Самарского государственного аэрокосмического университета. 2009. № 3(19). С. 39-42.

mai.ru — информационный портал Московского авиационного института

© МАИ, 1994-2024