Анализ закономерностей расчета коэффициента теплоотдачи от газа на входных кромках сопловых лопаток турбин высокого давления

Авторы

Горелов Ю. Г.^*, Строкач Е. А.

Производственный комплекс «Салют» АО «ОДК», просп. Буденного, 16, к.2, Москва, 105118, Россия

*e-mail: Yury.Dina@gmail.com

Аннотация

На примере сопловой лопатки турбины высокого давления (ТВД) с увеличенным диаметром входной кромки приведены результаты анализа закономерностей для коэффициентов теплоотдачи от газа на входной кромке при предварительном проектировании газотурбинных двигателей (ГТД) либо высокотемпературной газотурбинной установки (ГТУ). Проведено сравнение критериальных зависимостей на входной кромке с результатами 3D-сопряженного расчета в ANSYS CFX и 2D-расчетов с применением программы X_Press. Показано, что, так как на предварительной стадии проектирования необходимо, прежде всего, оценить жаростойкость сопловых лопаток, на данной стадии необходимо пользоваться критериальной зависимостью , для оценки коэффициентов теплоотдачи осредненных по периметру входной кромки следует применять критериальную зависимость.

Ключевые слова

входная кромка лопатки, коэффициент теплоотдачи, сопловой аппарат, турбина высокого давления, тепловое состояние лопатки, тепловой расчет в ANSYS CFX

Библиографический список

1. Манушин Э.А., Барышникова Э.С. Системы охлаждения турбин высокотемпературных газотурбинных двигателей // Турбостроение (Итоги науки и техники, ВИНИТИ АН СССР). М.: Изд-во ВИНИТИ, 1980. 277 стр.

2. Копелев С.З., Гуров С.В. Тепловое состояние элементов конструкции авиационных двигателей. — М.: Машиностроение, 1978. — 208 с.

3. Кутателадзе С.С., Боришанский В.М. Справочник по теплопередаче. — М. — Л.: Госэнергоиздат, 1959. — 414 с.

4. Локай В.И., Бодунов М.Н., Жуйков В.В., Щукин А.В. Теплопередача в охлаждаемых деталях газотурбинных двигателей летательных аппаратов. — М.: Машиностроение, 1985. — 288 с.

5. Thole K.A., Radomsky R.W., Kang M.B., and Kohli A. Elevated Freestream Turbulence Effects on Heat Transfer for a Gas Turbine Vane // Turbulence Heat Transfer Conference, March, 18-22, 2001.

6. Gandavarapu P., Ames F.E. The Influence of leading edge diameter on stagnation region heat transfer augmentation including effects of turbulence level, scale, and Reynolds number // Proceedings of ASME Turbo Expo, June 6-10, 2011, Vancouver, British Columbia, Canada, ASME GT2011-45735.

7. Nix A.C., Smith A.C., Diller T.E., Ng W.F., Thole K.E. High Intensity, Large Length-Scale Freestream Turbulence Generation in a Transonic Turbine Cascade // Proceedings of ASME Turbo Expo, June 3-6, 2002, Amsterdam, Netherlands, ASME GT-2002-30523.

8. Эккерт Э.Р., Дрейк Р.М. Теория тепло- и массообмена / Пер. с англ. под ред. А.В. Лыкова. — М. — Л.: Госэнергоиздат, 1961. — 680 с.

9. Тепловой расчет котельных агрегатов. (Нормативный метод). — Изд-е 2-е перераб. / Под ред. Н.В. Кузнецова. — М.: Энергия, 1973.

10. Консиньи и Ричардс. Изучение интенсивности теплоотдачи к лопатке ротора турбины методом импульсных измерений // Энергетические машины и установки. 1982. Т. 104. № 3.

11. Byvaltsev P.M. and Nagashima Toshio. Correlation of Numerical and Experimental Heat Transfer Data at the Turbine Blade Surface. // JSME International Journal, Series B, 1998. Vol. 41. No. 1, pp. 191-199.

12. Byvaltsev P.M., Kawaike K.A. Comparative Study of Two transition Zone Models in Heat Transfer Predictions // Transactions of the ASME, Journal of Turbomachinery. 2005. Vol. 127. № 1, pp. 230-239.

13. Горелов Ю.Г. Исследование влияния увеличения диаметра входной кромки сопловой лопатки на изменение теплоотдачи от газа // Известия вузов. Авиационная техника. 2015. № 1. С. 44-49.

Скачать статью