Разработка рациональных методов проектирования парциально-импульсных турбин (29.06.2009)

Автор: Тарасов Владислав Николаевич

Тарасов Владислав Николаевич

РАЗРАБОТКА РАЦИОНАЛЬНЫХ МЕТОДОВ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ПАРЦИАЛЬНО-ИМПУЛЬСНЫХ ТУРБИН

05.04.12. Турбомашины и комбинированные установки

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени

доктора технических наук

Москва 2009

Работа выполнена в Санкт.-Петербургском государственном университете гражданской авиации и Казанском государственном техническом университете им. А.Н. Туполева

Официальные оппоненты: заслуженный деятель науки и техники

Российской Федерации, доктор технических

наук, профессор Зарянкин Аркадий Ефимович

академик Российской академии образования,

доктор технических наук, профессор

Манушин Эдуард Анатольевич

заслуженный деятель науки и техники Российской Федерации и Республики Татарстан, член-корр. Академии Наук Республики Татарстан, доктор технических наук, профессор Тунаков Алексей Павлович

Ведущее предприятие: ФГУП "Научно-исследовательский институт

двигателей" г. Москва

Защита диссертации состоится «___»___________2009 г. в ____ часов на заседании диссертационного совета Д 212. 141.09 в Московском государственном техническом университете им. Н.Э. Баумана по адресу: 105005, Москва, Рубцовская наб., д. 2/18. Учебно-лабораторный корпус, ауд.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МГТУ им. Н.Э. Баумана.

Ваш отзыв на автореферат в двух экземплярах, заверенный печатью учреждения, просим направлять по адресу: 105005, Москва, 2-я Бауманская ул., д. 5, МГТУ им. Н.Э. Баумана, ученому секретарю диссертационного совета Д 212.141.09.

Автореферат разослан «___»_________2009 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета

к.т.н., доцент Тумашев Р.З.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Настоящее исследование предпринято в связи с тем, что уровень КПД импульсных и парциально-импульсных турбин нередко становится критерием, определяющим право на существование конструктивной схемы двигателя или турбоагрегата. Приемы проектирования таких турбин, основанные на работах, освещающих отдельные стороны проблемы, не обеспечивают возможности создания ступеней, эффективность которых была бы достаточна для реализации тех или иных преимуществ перспективных двигателей.

Детальное изучение особенностей термогазодинамических и тепловых процессов в турбинах с высоким уровнем временнoй и пространственной неравномерности потока рабочего тела и разработка на этой основе рациональных методов проектирования высокоэффективных импульсных и парциально-импульсных турбин, применительно к конкретным требованиям транспортного наземного и авиационного двигателестроения, является важной народохозяйственной задачей.

.Цель работы. Комплексное исследование особенностей газодинамики и теплового состояния элементов проточной части ступеней турбин с периодически нестационарным течением рабочего тела, и разработка, на основе выполненного исследования, рациональных методов проектирования ступеней импульсных и парциально-импульсных турбин.

Научная новизна и практическая ценность заключаются в том, что на основе экспериментов, проведенных на установках, созданных для комплексных термогазодинамических исследований ступеней и элементов проточной части импульсных и парциально-импульсных турбин, и анализа экспериментальных данных получены следующие результаты:

- установлен характер влияния частоты и амплитуды пульсаций рабочего тела на основные характеристики ступени осевой импульсной турбины и на степень изменения параметров потока по тракту ступени, определен уровень потерь в решетке рабочих лопаток в широком диапазоне изменения углов натекания потока;

- установлен характер и степень влияния окружной неравномерности параметров потока на входе в сопловой аппарат на характеристики ступени осевой турбины в условиях стационарного и периодически нестационарного течения рабочего тела;

- установлен характер и степень влияния радиальной неравномерности параметров потока на входе в сопловой аппарат на характеристики ступени осевой турбины в условиях стационарного и периодически нестационарного течения рабочего тела;

- произведена сравнительная оценка эффективности осевых турбин с периодически нестационарным течением рабочего тела при использовании лопаточного газораспределительного устройства и при использовании клапанного газораспределительного устройства;

- разработана, с учетом результатов, полученных при испытаниях ступеней и элементов проточной части турбин, методика квазистационарного расчета ступеней импульсных и парциально-импульсных турбин;

-установлен характер и уровень влияния частоты и амплитуды пульсаций рабочего тела в проточной части импульсных и парциально-импульсных турбин на теплообмен в охлаждающих каналах лопаток при внутренних способах охлаждения;

-на основании выполненных экспериментальных и расчетных исследований даны рекомендации по выбору рациональных параметров ступеней импульсных и парциально-импульсных турбин на стадии проектирования перспективных типов силовых установок и предложены некоторые конструктивные схемы для повышения эффективности ступеней импульсных и парциально-импульсных турбин.

Достоверность и обоснованность научных положений

диссертационной работы определяются:

- использованием при анализе опытных данных, разработке методик и в расчетах фундаментальных положений термогазодинамики и теплофизики, а также апробированных результатов, имеющихся в опубликованных исследованиях.

- применением поверенных средств измерения параметров термогазодинамических процессов при экспериментальных исследованиях.


загрузка...