Изменение температурного поля на выходе из многофорсуночной камеры сгорания при различных режимах работы двигателя

Авторы

Бакланов А. В.

Казанское моторостроительное производственное объединение, ул. Дементьева, 1, Казань, 420036, Россия

e-mail: andreybaklanov@bk.ru

Аннотация

Выполнено препарирование лопаток соплового аппарата и проведено определение температуры газа на выходе из камеры сгорания на различных режимах работы газотурбинного двигателя. Приведены особенности конструкции многофорсуночной камеры сгорания, работающей на природном газе, заключающиеся в двухъярусном расположении форсунок в кольцевой головке. Для различных режимов работы двигателя определены температурные поля и построены радиальные эпюры, а также относительные радиальные эпюры. Для анализа полученных результатов проведено сравнение радиальных эпюр и максимальной окружной неравномерности полученных при испытании двигателя НК-16-18СТ, НК-16СТ с серийной камерой сгорания и двигателя НК-8-2У, работающего на жидком топливе. Выполнена оценка максимальной положительной и отрицательной окружной неравномерности температурного поля этих камер.
По результатам проведенных работ сделаны выводы, что температурное поле многофорсуночной камеры сгорания работающей, на природном газе, максимально приближено по своим параметрам к параметрам температурного поля камеры сгорания НК-8-2У.

Ключевые слова:

камера сгорания, двухъярусное фронтовое устройство, форсунка, температурное поле, неравномерность температур, газотурбинный двигатель.

Библиографический список

1. Гриценко Е.А., Данильченко В.П., Лукачев С.В. и др. Конвертирование авиационных ГТД в газотурбинные установки наземного применения. – Самара: Изд-во СНЦ РАН, 2004. – 266 с.
2. Vorotyntsev I.E., Tyulkin D.D., Fedorchenko D.G., Tsybizov Yu.I. Features of commissioning a gas turbine unit with a low-emission combustion chamber // Journal of Physics Conference Series. 2021. Vol. 1891. The International Conference on Aviation Motors (18-21 May 2021, Moscow, Russia). No. 1: 012002. DOI: 10.1088/1742-6596/1891/1/012002
3. Gritsch M., Schulz Α., Wittig S. Adiabatic Wall Effectiveness Measurements of Film-Cooling Holes with Expanded Exits // Journal of Turbomachinery-transactions of The Asme. 1997. Vol. 120. No. 3, pp 549-556.
4. Biryuk V.V., Vorotyntsev I.E., Tyulkin D.D., Tsybizov Y.I. Development and prospects for the introduction of a low-emission combustion system for ground-based gas turbine engines and gas turbine units // Journal of Physics Conference Series. 2020. Vol. 1652 15th International Scientific and Technical Conference (6-9 October 2020; Saratov, Russia). No. 1: 012002. DOI: 10.1088/1742-6596/1652/1/012002
5. Bishop C.K., Allan W.D.E. Effects of Fuel Nozzle Condition on Gas Turbine Combustion Chamber Exit Temperature Distributions // ASME Turbo Expo 2010: Power for Land, Sea, and Air. Vol. 2 Combustion, Fuels and Emissions (June 14–18, 2010; Glasgow, UK). Parts A and B, pp. 1147-1157. DOI: 10.1115/GT2010-23441
6. Lefebvre A.H., Ballal D.R. Gas Turbine Combustion. Alternative Fuels and Emissions. - 3rd ed. - CRC Press, 2010. - 557 p.
7. Маркушин А.Н., Бакланов А.В. Испытательные стенды для исследования процессов и доводки низкоэмиссионных камер сгорания ГТД // Вестник Самарского государственного аэрокосмического университета им. академика С.П. Королёва (национального исследовательского университета). 2013. № 3–1(41). С. 131–138.
8. Маркушин А.Н., Бакланов А.В. Исследование рабочего процесса камер сгорания в составе ГТД // Вестник Самарского университета. Аэрокосмическая техника, технологии и машиностроение. 2016. Т. 15. № 3. С. 81–89. DOI: 10.18287/2541-7533-2016-15-3-81-89
9. Бакланов А.В. Влияние геометрии горелки на характеристики камеры сгорания газотурбинного двигателя // Вестник Московского авиационного института. 2021. Т. 28. № 1. С. 86–95. DOI: 10.34759/vst-2021-1-86-95
10. Постников А.М. Снижение оксидов азота в выхлопных газах ГТУ. – Самара: Изд-во Самарского научного цента РАН, 2002. – 286 с.
11. Маркушин А.Н., Бакланов А.В. Влияние формы горелочного устройства на неравномерность температурного поля камеры сгорания при различных режимах работы ГТД // Вестник Самарского университета. Аэрокосмическая техника, технологии и машиностроение. 2016. Т. 15. № 3. С. 90–98. DOI: 10.18287/2541-7533-2016-15-3-90-98
12. Muduli S.K., Mishra R.K., Mishra P.C. Assessment of Exit Temperature Pattern Factors in an Annular Gas Turbine Combustor: An Overview // International Journal of Turbo and Jet Engines. 2019. Vol. 38. No. 4. DOI: 10.1515/tjj-2019-0009
13. Lefebvre A.H. Fuel effects on gas turbine combustion-ignition, stability, and combustion efficiency // Journal of Engineering for Gas Turbines and Power. 1985. Vol. 107. No. 1, pp. 24-37. DOI: 10.1115/1.3239693
14. Гриценко Е.А, Данильченко В.П, Лукачев С.В. и др. Некоторые вопросы проектирования авиационных газотурбинных двигателей. – Самара: Изд-во СНЦ РАН, 2002. – 527 с.
15. Dodds W.J., Bahr D.W, Combustion System Design // In Mellor A.M. (ed.) Design of Modern Gas Turbine Combustors. – New York: Academic Press, 1990, pp. 343–476.
16. Lefebvre A.H. Influence of Fuel Properties on Gas Turbine Combustion Performance. – AFWAL-TR-84-2104, 1985. West Lafayette, Indiana.
17. de Giorgi M.G., Sciolti A., Capilongo S., Ficarella A. Experimental and Numerical Investigations on the Effect of Different Air-Fuel Mixing Strategies on the Performance of a Lean Liquid Fueled Swirled Combustor // Energy Procedia. 2016. Vol. 101. No. 1, pp. 925-932. DOI: 10.1016/j.egypro.2016.11.117
18. Данильченко В.П., Лукачев С.В., Ковылов Ю.Л. и др. Проектирование авиационных газотурбинных двигателей. – Самара: Изд-во СНЦ РАН, 2008. – 620 с.
19. Zheng H., Zhang Z., Li Y., Li Z. Feature-Parameter-Criterion for Predicting Lean Blowout Limit of Gas Turbine Combustor and Bluff Body Burner // Mathematical Problems in Engineering. 2013. Vol. 2013. No. 16. DOI: 10.1155/2013/939234
20. Sadiki A., Repp S., Schneider C. et al. Numerical and experimental investigations of confined swirling combusting flows // Progress in Computational Fluid Dynamics an International Journal. 2003. Vol. 3. No. 2-4, pp. 78-88. DOI: 10.1504/PCFD.2003.003778