автореферат диссертации по авиационной и ракетно-космической технике, 05.07.05, диссертация на тему:Расчетное и экспериментальное исследование газодинамических процесосв в волновых тангециальных турбомашинах двигателей летательных аппаратов

; -- Хар:с1воьк;;Я аызцШглй хистатут

Р03РАХУККСВ1 ГА ЕКСПЕРИМЕНТАЛЫП Л0СЛ1ДШШЯ ГА30ДИНАМ1ЧШХ ПР0ЦЕС1В У ХВ&СЮВИХ ТАНГЕНП1 АЛЬ НИХ ТУРБОМАШИКАХ ДБИГУН1Б

Спецгалыисть 05.07.05 Тзплое1 двигуна л ¡.тальках апарат1в

АВТОРЕФЕРАТ дисертацП на здсбуття каукового сту-еня -кандидата техгичнкх наук

М. Куковського ' .

К 621.433.

На правах рукошюу

Шкайура Володимир Анатол1Яович

Д1 ТАЛЬ НИХ АПАРАТ1В

Клрк1В - 1957

¿xcepraaieD e рукопис.

Ро<$оту в икон ало на кафедр1 тепясфхзичнюс основ дви гунойудуваккя Карх1ьського aBiasUílHoro 1нституту i>¿. М. Е. Жуковськсго.

\

Науковий KepiBiuíK: кандидат §ia. -мат. наук, доцент

Дикий Григсргй Петрович, Сф1цДйи1 опок саги; доктор фш. -мат. наук,

ст- наук. cni£po<5. Бастсев Аддр1А Воладаиироаич; гзддидаг техн. наук, доцент Коваль В'ячеслаа Опекс1йоьич.

Прев i дна установа: ЗМКБ "Прогресс"

Эахист в!д<5удеться * 26 : у.аня ! 1997 р, о 10" на оаспданн!

ч. '

спац1аЯ1зовано1 вчено! ради Д 02.27.03 у Харьк1вськоыу аыащйному iHCTjtryTi i и. М. е. Куксвського за адресов :

310070, м. Харкав, вуп. Чкалова, .17.

3 дасерхад1ег) шта ознайсиктися б ¿ltínioTeui XAI.

„. тpoí/tfi Автореферат роз1сдгнэ ") 1997 року,

Вчений секрвтар cneniani3oacu;oi гчено! ради Д С2, 27. Оэ к&вд. теюйчних яаув, прсфэсор * ----.--■» Корнилов

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальность токи. Безперервке 'вдоскокалення двагун1в л!тальних аппарат1в С ЛАЗ i снлових ГТУ рхэного призначенкя шляхом пхдвицення ^еотератури газу перед Typdiitot) та пошук способу знигения epoaiftHoro зносу лопаток при podori у запиленоиу потоц! стииулввали пошуков! дослигення додо розаирення жшшвсстей турйомакин р!аких хонструх-ткв1шн схем i ройочих провес:в.

У Харк1вському аыаидйнсиу ¡.кетатут! запропоковано турбсмаотни з В1дм1нни«и ознакамк,ш.о здатк1 Шдвицигл техШчний р1ьеиь турбск.сы-npecopib дэигушв За иалргшоц руку газу вони талггешиаяыц ,а за характером робочих nponocib вони хвияьоы, тому 1х иоззга Екзна'штя як XBKnbOBi тангашалыи турс5омаитяи.

Мета робота. Встановлення потенц1альких моитвостей хвияьовта таигешиаяыгкх коштресора та TypdiHK для двигун1в л стальник алара-т1в,розро<5ка рсзрахункогмгх exe« ïx рабочих прсцес!в i ыэтояик ггзо-дкнаыхчнкх розрахуик)в проточках частая цих каши з леремр;со» на досладнях зразках турйани та кошресора.

Наукоза но?тана рсботк. Обгруктовало способ я робота i оЗладка-нн.ч хвилъоеих компрёсора i турбШк 1з зручнооЗтiчннm робочяии органами. Рсзрсбяека кетодики газодйнам1чнкх розрахумЩв ттроточжа частик хвильовкх компрёсора та тур<3ти а одкоакм1ркому нас<щ>.г.еши, Вкае-деко вкрази для виэначекшг кодового зусклля, яке зкняжаз на ро^очях органах, яотуягоэта та питонов корисно! рс<5оти у танг®кц1а«ьшис тур-бомашинах": Яосл1дгено впгосв pi3KHX геометричянх параметр!» на ефек-тквк1сть роботи хвилъоеих компрёсора та Typdimt.

На захист аикойятьря: .

- схЗгрунтування способ i в podora i о<ЗлаЛнакнг хвхяьових таиген-ц!алъних компрёсора та турбпш 1а аручяскхМчющн ро<5с"-жмн органами;

- методики гаэодии&ыдчних розрахуняЦв проточиих частик хвкпъових компресора та турб!ни з однс®ик1рному наЗшжемн!;

- аираая для визначення кодового руозшля, яке ьинйкае на робочхх органах, погугз!ост1 та вкугр^ашьса ройотк у такгекШалыгкх турйоиа-

,шинах; - 1 '/".■

- реоультати рсэрахунхових та експернментальних дослхджень вилн-ву гесиетрхчних параметр! ьна. ефектиьиють ройоти хвильсвих компресора та турсини. . '"-' ■*.-;/•. V

. Пдащчна'''ро6оч1 пронеси хвияьово тая- ■

■ гешЦалышх[тгщщс&р&'^турфхщ гиэчея: хн :особт:восг1\.?р^робле~ ' но методики гаэодкнащчного розрахукку. гтоотсчних частик них мзшки в

■ однови)»1риом/.щСтщяяХ', ^<^рс»^&^р,:;яаготовгеяо'"-1; .ексдеркмектаяь-во доел!джеио: эрааед турб11!И. та кодаресора..' Дссягяутх характеристики хвияьо&хх турйХди та, хошр^ора в иеЯ час дозвояясть 1х аикоркстати 1х у до!юи1жких :сиповкх устанб^ках.лаприкпад.турйдну - як пов1тр.иша стажер для ааду.ску амадишого двигуна, а тахоа. лрхяоду. реверса тл-ги. .;•■'■■'

/.прс(?ад1я тоботи. Зм1ст дисертацП пройшв .апрэбовано ка тохн,1ч-н1й карад! Дергач1вськсго заводу турЗэхсылресср1в, на сомн'.ар! ЗМКБ "Прогр-гс"»ка_ розииреному эас1дашп кафедри теплейхаичких основ"дви-гукойуяуЕания ХА]. Нин г в организациях ОАО Дергач! всьхого заводу ?ур-бохо^шресорг» 1 ЗМКБ ' Лрогрес"оогогср»еться пигаяля про кзо&адзисть. початку прогеденкя дослхдет-гсонсгрукгорсьгогх рскИт з г/етоя стзореиня тур£йкзипресора,здагкого ефэктхвко лрацэвата при катах ос<" емких ги-тратах СО,05... 0,23 : при в;:сок1й' температур! газу Ш5С0К) пе-' ' рад турецкое ¿2о охододхекня в перелективких ДВЗ 1 ГТД. У ЗМКБ "Про-грес" розгяядгетьел питания про аккориотаняя явильовол турсЯни для приводу реверса тягк.ав1ац1Ш1ого ПЛ.

Пу<3л1каи11. За маторгалами дисертацдI онублш)вано 7 друкованих праць,серед них - одна стаття у науково-техшчном/ эурнят, три те;щ допов1до1 на науково-техн1чяих конференциях 1 три авторських св1 детства.

Обсяг писертацп. Дисертац1йна робота вклвчаз встул,7 роз д) ли», виснсвок 1 перелхк лхтератури, цо складаеться 13 64 найионувань. Робота укллть 112 сторонок тексту, 41 рнсунклв.

ЗМ1СТ РОБОТИ

Вступ вклвчае стислу характеристику рсботи, обгрунтування акту-алъност! теки, йоту ыжонанкя работа, в1домоет1 про наукову новизну та грахтичну •д1нн1сть роботи.

У пер1-.-^у роаД1Л1 наведено огляд юнуючкх проблем використання турбомашхн у дветуках.

Р1вень техк!чного вдосконалення турбокашин визначаетьея сплв-в1дношенням м!ж енерг!еп, яку газ иередаеробочим органам Су комлре-сор1в навпаки), та П дисипац1ео ь проточки частая!. ,

У турйохомлресорах двлгушв аикористовусть иай.р1зномак1тн1ш1 комяресори та турбши. Виб1р т!ех чп 1ншо1 кснструкди турбомашкни та схеии турбокомлресора зумовлюеться, у першу черг-у, темичними ви-могами 1 умовами рсх5оти двигуна.

У перспектиннкх ГТД проектуеться досягнутн в лор1вяаши а су-часкамй двигунамх гначно вищого ступени п1двтоення тиску 403 та. температуря гаду перед турб1ноп С Гг £180010 Це дозволить значно п1д-вищити рхвень иитомих показник1в двигуна.

. 3 1пдвицейням загально1 величин» тиску в газогенератора к слагаться тнп!в ГТД слостер!гаеться тенденция до змекшмтяг в-лсотн лопаток на остатпх ступенях кошресора до 15. .,£5 им. а цё приводить до появи аначних трудноси в одержашм високнх ККД коипресора вчазл! -

док таких факторов:

- зсНлшуеться вплкв радиального зазору м1ж лопатками та корпусом;

- зсНльшуеться сп1вв1дношення м1ж об'емом пограничного шару та об'вмом ядра потоку;

- энижуеться число Рейнольдса, то впливае на зростання втрат при теч1* газу в каналах.

Тому висоту лопатка 15.. .20 мм вваиають гралично допустимою 1 в двигуиах э високим загальним ступеней тдвищення тиску застосування Т1лыш осьових компресор1в стае кемоюшвим, тому виникае потреба у використашп замикавчогр в1дцентрового або Ш тангенидального сту-пеня замють тлъкох осьових.

У другому роздШ описуеться обладвання (рис. 1) 1 спос!б ро-боти хвильоього тангенидального коыпресора. В1н складаеться 1з корпусу 1, робочого колеса 2 з р1вном!рно розташованими рабочими органами 3, всмоктувалъного 4,'капитального 5, рсбочсго каналов б та роз-д1льника 7. Робочий канал 0ро6 умовио поделено иа епеиентарн! ступени Смап.'2), а а метою спроцення розрахукнлв перетворено у лрямол!-шйний. Такоа зроблено иршхущення, ш,о тетя квазхусталена у в1диос-ному рус1, тому прох!днкй перер!а каналу ,в!дносна швидк1сть газу V 1 його густана р у проточиШ частив пов'язан! р1внянкям

Для забезпечення однотипного обПкання ро<5очнх орган!в плоца ро-<Зочого каналу мае зу1иоваткся за формулой

F, = Г, / *„ . С 2)

де frv - Koe$luiöht в!дновлення повного тиску у в!дноснону pyci. Вектор абсолютно! ивидкост1 в дотичним до середньо! niHil каналу

* = U - W . (3)

У зв'язку з перет1каяням газу через розд!яьник 6nej у робочому канал! компресора витрати газу складають <5жая = бк + бпвр. (4)

При разрахунхах хвилъового компресора нео<5х!дно визначити тах! втрати та в1дпов!дн1 KoefiiueHnr.

- газсдинатчн! в проточк!й частшп т}г;

- od'емнi та термодинам!чк1 а!д перет1кання газу через розд!лышк

• V '

- у вемоктувальному i капитальному каналах т)вн;

- дисксгого г*?тя •

- иехаи!чн1 вхд тертя в опорах т> _;

М9Ж

Загальнкй ККД компресора зчаходять як

J)„=T)1J ?> _ я- "П т> (53

. 'К 'г 'ая об 'т 'я 'не*

Формул» для роэрахуяху аях хоеф1ц:ёнт!в наведен! в сгмШ podoxi.

У третьему роздШ списузться обладнакня С рис Л) i enoeiü робота хвильоьо! тангенц!ально1 турб1ни. Вона складаеться !з корпусу 1, робочого колеса 2 з р1вномЛрно розтатованикя робочими оргашшз 3, соплового. 4,дкфузоркаго 5,робочого канал!в б та розд1яышка 7. Poda-чуй канал 0ров умовно под1ленкЛ на елеиентарн! ступен1 Срнс. 23, а з метоп спрощення розрахунк1в перетворенай у пряколШйкхЗ. Тякояс зро-блено пряпуцення.ао твч!я хваз!усталена у в1дносному pyet, току про-Х2дннл nepepia клязлу F. sißgoega шядк1стъ таэу-W 1 його густина р у проточней частик! гв'яэад! р!в«яютс (1).

Вектор абсолютно). ввидхост1 в дотичзшм до середньо1 л1я11 pj" каналу

- U + W . С6) У зв'язку з лерет!канням через роэд!яымк бддр у podo-чому канала турб1ни витрати газу складають

Рис.-л

в =<?„+£? , кан X пер

С 7)

При рсзрахуккл.х хьильово! турб!ни несхЗхадно визначити Taxi ви-ди втрат потугаосг! N аба ыдпогидк! кое$Шентк V- газодинам1чя1 внасл1док хьильових npouecia i тертя газу об станки робочого каналу

- г1дравл!чн1 в сопловому М0 i дифузорному M,Ejf каналах;

- на перетекания,газу через розд1льник W(

- на Тертя диска робс.чого колеса Д/д;

ов'

0,3 G, С® ' т в*х'

- 3 ВШиДНСС швидк1сто

- на тертя в опорах Ы

меж

На основi наведено 1 класифакацП втрат у хвкльов!й тангенц!аль~

Н1й Typdiui р1внякня балансу потугаост: мае вигяяд

NT = N„ + N + N + N „+ N « + N + 0,5 б' С® + H I ад Т г о ди$ ов я Т вих мех '

де

NT ад - наяъна потуаойсть; Ht~ ефоктиьна пстуиасть.

Is р!вняиня гзрсзривност! для контрольного об'ему виведеио зв'я-sojt dm! ни витрат хазу у загально>.?у вкгляд1

6v5 ~ «Р о/ . сш

При аякористани! р1»тшкня салшсу кЛг.ькост! руху для еяокгеятар-кого отуплял за yuos G - vc-r.v-i ;к> ./.-«рлу длл 'гупанн'-нння ко-

левого зусилля у хапряЩ обертаикя:

С^.Л'Лг СС1 - С»> ♦ р,' Гг - Рг V" {9) -

де Гст~ реакц1я статорно! поасрхн1 п кодовому напрям!.

При використаш! 1нтегрального р1энякня енерп! для елементар-ного ступеня тангеюцальних турбокаишн формула для отчисления Яого потугност! мае вдгляд

е» к» ♦£ ♦?>.-(•♦ ^ ♦ + сI с? <Уа -

- Зг С» + [ Я .

де е - питома внутрИсня екерпя.

У глдносн1й систем! координат при викорястглн1 хнтегрального равияиня екерШ для элементарного ступеня таигенцхальних турбомашин одержано формулу зм!ни температуря гальмування у ыдкосному рус1

/ 4 '

- аг<в + Г>у/ ^ (Ш

де ср- 1эоЗарна теплосмнГсть; р.9 - середн! зна"ення таску та в1д-носно! швидкост! вздовх елемептарного ступеня; г - поверхнева налруга в'яэких сил.

Бнутрхшня питома робота роаширення в елементарному ступен1 Цу-Йг!^ (12)

де й - унхвйреальна гаэоза стала; к - похаэюпс адиабата.

1з р!ьняння нерозривнэст!, для забезпечення однотипно! структур« обт1кання рсбочих орган1в.акведен1 умса* розшхреиня каналу а ураиу-занням эиведено! робота

...

де Оу - г.овняй тисх у з^дносному рус!.

У, 'Я9тр<?ртфчу они с о методику ггзединамхчного розрахунку

■Ю

хвлльово! тур<31 кк та результата хсш'.втс-рних дося1дзэнь.

Методика резрахуику розроблеио иа основа гикорястання одновиы1р-них р1вяяпь газовох .динамики. одерлсаних методом Ипегралышх балансов «аси, к1,тькост1 руху 1 екерги. - Зробдено прилунения, во течия ад1абатна,кваз!усталсна у в1днознсиу рус1,внутр1шн1 перетИсання в1д-сутн!к!яьцввий канал перегворено в пряк0Л1нШшй. Теч1я <51 ля кожного робочого органу роэглядаетъея окромо, "таким чиюм.робочкй канал поделено на елемо};гарн1 ступен! (рис.3), ои рездиюц ка И3 роэра-хушеових лерергзав. 2;лна илоал проточно! частлни задаеться коефШ-ектом Кг = Г? / Г1, стул:нь зхикекня тлеку г^.* Р1/Р2 визкачаеться катодом ПОСЛ1ДСВКОГО наОлихекня. Полередчьо йереться в залежност! в1д -стулекя зшиення тиску в тур<Ши тт. а числа роЛ>чнх оргак1в С23 в ро-бочому ка::а.и гт. •--

Потр1й!а площа рэбочого органу для забезлеченнг нео<5х1дного ре-

тсчИ < Гр.0- (1 - ЧСХ„3). (14)

.до чСХ^) - функц1я витрат у виносноыу рус1 ^С^,) = Г^^/ Г^, ГМ)| - шквальна плоад вздова елемелтарного стулекя.

Знкьекня температура гальмуванля у вадиосному рус1 визкачасть Ч2 = Ча + с\- 1Рг "УСГ8 - >^1 • • <15)

р И 1

Параметра в розрахунг.ових переразах знаходять за допомогоа газедивамачнизе фуякЩй (ГДФ).в залегло вхд фуиидН витрат

^Ч,3 г Углиу г1' ]/г Ч» тг ч^ч^; Рг ^1,1'СЧ'13-

Полойол}-.,; етр.к^и у± рс^очс«; орга?;! уа сеяичниа акк^яля тиску а н.ьо5Л' &- г.»зйа«г-01"л яспсл.огс-ъ та;;-:; р!гкякь к-тодои.пг?л1до&~

//

до Ч-х'Ч-п ск" "P!!Ee^eHi в1д:юсн1 щвидкост! перед i за стрнбком. Hi оля стрлбкч функцию ьятрат сдерг/оть ¿з Еиразу

Кслсве зусияля зкаходять 13 формули СЗ) ас'о р1вяялия

^р.оЭ, • <PiS- P2S>ifp.e>x'

С18)

де P13.P2S - середи! значения теку на передни i эаднхй кромках робочого органу;

(Гр о)г~ проегаоя л.таа! робочого органу нз напрямок, перпендикуляр-до його руку.

Середн1 значения лозного тксху та витрати газу вэлорж олеиантар-

lis Га

кого ступеня. вкзпачаоть як pr„= £ р / 1L; S - £ <3 / . С19)

1 ri 1,1 i 4-1

1зоентрогийна робота розшкрення газу в елементарному стелек!

4si = ср Тср. f1 ' 1/ < Рс/ Рсз^ • C20:i

. КК£ елм-'ентариого ступеня турбиш знахолять за феротло»

- ^ = iCRp.o), ^ • .

На основ! розроСлено1 методики роэрг»хунху буяо проведено ряд кошгЕтериих дося1дасень. Виявлеяо, во ефек?йвн1ст*. хвилъово* Typdi-нн значло эалехить мд таких яарэ«етр!в:

- стулэня знияення тисху газу в турбин я, (рис. 43;

- коефШекта зм1ки площх тгерид!окольного nepepioy рссочого каналу Кг;

- приведено! -ивицкосп газу на wocojji 13 сопла X.. Сркс. 5);

- критерт.лы«ого параметра У/С, „(мал. 4,5,6)..

I 8,4

' - '.цента плозц рабочих орган!р. Y-v Q = (Г. ,,},/ r&Y Сркс. 6). НайсЯяыаоЬ ефект»!ьхостi турб1ла досягав- при К^ 0- 0,05.. .0,03.

Ка c$OKTjiB)ii57b робота тур-огни аначно.впляйас колич;ша Х.с. При нвг-етшдах значениях л, = 0,2. ..0,5 *нвргосби1к яюходк-гь з шгзысод К?СЛ I EP.Ti!!»t»€i пгрст1г.а1;нлка хазу через ргаМ.«гй5"кк.' Прк ьнсоких

\г

X

0,45 0,30 0,15

*РО*

.. 1

1 (

0,2

0,4

о.е

С, 8 и/С

«я

Рис. 4. Вялив ступеия аккжения тиску на ККД турсЯни: - И,« 1,4; -х- - ят» 1,6; -О-- ят= 2,0;

0,60 0.45 0.30 0.15

! ■ 1

< ■ ' 1

■ ^ . ! . - . . ■■ I

г ■■ ■ 1 • 1

.0,2

0.4

0,6

0,8 О/С

««

Рис. 5. Вппив. приведено! иоддопст! газу на ?гаод.1 1э сопла: — - Хс » 0,75; -х- - ^ « 0,85; -О- - Лс = 0,95;

'и С. 60. 0,45 0,30 0.15

1 \]

| V 0,78 ...

г- ■■:■! ■

; - • ; ■-...■■ 1 .

0,2

0,4

0.6 . 0,8 и/С,

ад

Тис. б. Влаге коефШента ройочих орган1в К^.: -»- - о.7С; -К- - 0,80; -о- ~ 0,Р5; -V- - 0,99.

Хс> 1,1 (itj- 23 cnocTepiтаиться Benirxi пдравтчн! втраги.

У п'ятоиу poaflini описуються експертаенталън! досл!дження стройного зраэка хзильово! rypdiKK, як! були лроведен! в лабор .Topii ка-федри.

Шд час експер:!мект!в ьимхрсваллся так! параметр« : витрати по-в!тря, частотз обертанкя ротора,гальм!вний момент,ловний тиск i температура галъыування пов1тря перед турсЛног, ловний тиск га нес.ста-тичний тиск Щсля сопла, у роздльнику 1 в к!лькох Micujrx робочого каналу. Схема стенда зображе.ча на рис. 7.

Створенi та досл!дхен1 де-алъка BapiaHTiB poTcpiB турб!ни, як1 складавться двох дисков диаметром 120 мм з Bicbwa рабочими органами висотою 9 мм i зш иного к!льця, розташованого м!к ними. При 3Mi-Hi взаемясго розташуванн* диск!в одно в1дносно другого було одержано к!лъка вар1акт1в лрсточких частей для досл1д*?ння турбш! (рис. 8).

Б результат! експерименталыгих доопджень виявлено, що на ефек-тивн1сть тур<Яни влливапть; f

- вэлвкне розташування ройочих органов Г рис. 93;

- значения ступеня анякення тиску ту Сркс. 103; ' .

- значения критериального параметра U/Caд;

- начрн1сть дифузора гйсл» турфни:

Як i оч!кузалося,Typdiна з формою робочого каналу Л'1 Срис. 93 показала наЖИльшу е$ективн1сть. Установления у проточну частику дс-датховкх лопаток призвело лише до знижегая ефективност: т. рб!нн (рис. 93.

3!ставяенкя розрахункогих та емперикентальних аалехностей серп кривих v.' / С я 2 виявиго дойрий ix з<51г С рис. 113. lie дозеоляс слодхватися, ао розроблена методика газодннам!чного рсзрахуиху можо вккоркстсвуватися при ствсренн! ефектавяих хвильовкх турбин.

• и

/ /

! I

и*—

I

/X

П! 1

! I ! 1

л-

г.

\ /

1)У

Ск

[

-До н&'ОпеггичнОггЬ

И уцга\ \

\

\ * \

\ 7 \б ^

Рас.. 7, Скека стенда для 1спит1Ь турбхнк-'1.-гтортис ыгграт; 2.-регулюваяъний дроседь; 3,4 - л1дв1днкй та. ькаускт'й 1сана,та; 5 - м&кометрн; 6 - дог л 1 дна турсйна; 7 -вк-Ярник крутидьного моменту;8 - псштряне гакько;9 - часТоьир.

т- . ■

■ ■ г!5

Рис. 8. Варианта ферм рсбочого каналу турбп'.и

X

0,45 0,30 0.13

1А0 ! л'/.

_.. X__—

. "Т. V - ., | ••.. -.

0,2 . 0,4 . 0,5 . .Ц/С

гк>. 9. Еэгзв р^скл-зго кмзду КК.1 турй!к»:

К.¿И'^то^Х йч\'АШ. оглгсало иегову-, ; . т;.'

х-;кльо£сго г.сглтагора та результата його иска* агорам

Нкодаша розрахутсу резроблена на основ! вчкористаиня таких р1аняиь газово1 динам1ки i лрапущекь, .тк1 огп!&ан1 у четвертое/ рез-:4л1 дясс-ртац! I. Рабочий канал тахох шд1яеяиЯ на еленентарн! ст/жл! ' С рис.2).2и1яа яяесЦ робочого каналу задаеться коефтентои: Г,/Г,.

Стутнъ стнснення газу тахоз задает*/:л попередньо р, ~-р7 Уу. '}у::к1ця витрат у пШюсному рус! мае вигляд = Г(Я,./

ЗоЧлъеоння температуря гальауваккя у в1дкоскоиу рус1 визлачаить

V1 Ча + ггтг; ^ ^ - ^ ■ ^

р

Пдравя1чя1 втратк зпакодять 1а впразу

Решту ларагготр1а одергуать 13 таких ршьткъ

р, - ^ ^ ра; Г, - К*"' Га;. ^ .

V Ч, СГ и ' Рт- РхЪлФ = р,

Т?»тературу п. зьмувшия в а<5со!шткому рус1 та повниа тчех г;::.-::отять 1о р1зняяь Гс,= Г, + С'\А2 с,,); рС1= р.СГ^/Г^ч-Г .

Параметра в рсорахтаковях псрер!эах визначаоть са долевого» ' гачодзяаШ'шга $уккц1й (ГДМ залегаю в1д функцП гетрат

ЧСЧ,3 = V' 41 Г^.Г^гС^); р, =

Подо2€-!Ш'1 стр'.йха на ро<5очо:у орган! знаходять 1з р1вн.-шь Пш котодом поел!до- .'ого наблнгелня. Яхзо фля рабочего органу пр..:с}'/,.1Л стрчбох, то рс.отл .1 геснотр1.1 каналу оятан! ч!рно. ¡Моля

с^утосх;;' " (гр1Т г.:'?.НУЖ7Ь 12 г-:н :-г/ Си),

::■;н ЬлдхсигП) 1з формула СО) .-¡¿о (1.1). 1 с.*зя пот лого тнс:су I .затрата ? . <;;•: • .-.т.1; •

ЬоектроШйна робота Шдадемя таску в елементарному ступен!

Ч» К Рс/.Ц,^;« • С2<3

ККД еяементарногс стуленя коалресора знахэдять як

На основ! розроблено; методах« розрахунху було проведено ряд комл-втерких досл!джень. Виявлеко, но ефектквнхсть хвильового компре-сора значно заложить Ыд таких параметр!»:

. - коеф!иДеита вмтрат - р а V / I/) Срис. 12),

де V - сб'сюЦ внтрати; ГЕ!г - пяока на вход! в рабочий какал;

- коеф:ц!ента зх!нх плоа1 керщокального перер!зу (рис. 13);

•• приведено! швадкост1 тазу на ышуЦ До ьипускно! д!лякки ро-

бочого каналу Х^ (рис. 14);

- хоеф!ц!внта пнощ! робочхх орган!ь (Гр с)к/'Гвх . Чайб!льио! вфективноат! компресор досягав при К, 0= 0,15.., 0,2 ,але . для оабезпечення лотр1бного рохнму роботи необпдно достатньо велик! вгидкост1 обертакня робочи.х орган!е.

У сьохсму ьоздШ опксувтьея експериментальк! досладхекня хвильового компресора, проведен! на модерк!зованноиу эаводському стенд!. Досл!дний ораэок компрессра було виготоьлеко п!д сер!йний турбоком-пресор ТКР 11. Шд чао експерииент!в ьюарьвалися так! величина: ви-трати )юв!тря, частота сбертанкя ротора, теинература помтря перед компресором 1 Шелл чьего, роэрхдеенкя на меед! в комлресор 1 кадли-аок тиску п!сля нього,надлишкоьий тиск ! теитература гальмування перед турб1ноо. статячика таек у х1пъкох и!сцях вздев* проточно! частики компраоора 1 в розд!пьнику. ^

В результат експеримент!ь выявлено, во на ефектквнхсть комлре-сора впливають:

- значения приведено! кыгдкост! потоку на виход! 1э вилускнэ! д!-

0,2

0,4

0.5

и/с.

ад

'и 0,45

0,30

0,15

в"

0,4

0,5

и/с

»Я

Рис, И, Э1ставяэння розрахунковях та екслеримеятаяьяих залежяостей серИ хривих ^/Си/с Э: ---- роэрахунков!; - - дослан 1.

а

Рис. 10. Вплив ступени ониження таску п^ на ККД турб1ни

0,45 0,30 0,15

0,33 -------о«.

я

- значения приведено! ивилкост! потоку на виход1 !з випускно! д1-

- коефппонт площх робочих органов К, С рис. 15);

- значения торцевого зазору м!к розд!льником 1 лопатками який !стот-но впливае на ефектквн!сть роботи компресора;

- конструктивне оформления зсмоктувального та капитального канал!в.

Результате дсслШв показали, до п!дведення газу за допомогою кутотого патрубку б!льш ефективи!ше, н!ж вхд радиального.

У диапазон! проведения досл1даень пк= 1,05... 1,25 суттевого влляву доыишк розд1льника на ефекглвн!сть компресора не виявлено.

Шставлснкя р?зулътат!в розрахункових та експерименталышх до-ся1джень показало !х добрий зб!г (рис. 15). 11а дозволяе ствердкувати, • то розробяен« методика гаэо^мнгшчкого розрахунку проточно! частини :свильового когаресора може бути внкористана для к!льк1сно! оц!ики рсзроблених кокструкц1й.

ВИСНОБКИ .

1. Теоретично обгрунтовако та експериментально пхдтвердкено способ» робота хвильових тангетЦалыпис компресора 1 турб!ни.

2. Розроб/ген! методики газодинам!чних роэрахукк!в проточних частин хвильових тангекц!альних компресора ! турб1ни дозволили виявигк

вплкв геометрич1шх параметр!» на особливост! робота цих турбомашин, та виэначити напрямок подалывого пошуку п!двицення !х ефективност!.

3. Створен! та експериментйльяо досШджен! зразхи хвильових танген-цЛальних турбхни та кокпресора дозволили п1дтвердкти достов!рн!сть методик газсдинам!чнсго розрахунку цих турбомашин та виявити д!а-паэон змхни експериментальних кое$1ц1«нт!в.

Досягнут! характеристики хвильових турб!кк та компресора в цей чяс дозволяють !х ыгкористати хх у допом1хнхх склових установках,

V

0,45 0,30 0,15

0

К = П

^—<•»-----,

.......... __

10

15 о„л 10"; кг/с пр '

Рис, 13 В:а,иь коефШонта эм1ни мс-рид1 опального перер1зу: -о-.- Кт = 1,01; -О- - 1,04; -Х- - 1,07; -А- - 1,15.

0,45 0,30 0,15

0

Гт= 1,05] ....... I

р-о— Иг

•

5 10

йипускяо! д 1 и янки на ККД котресора:

15 бпр 10"? кг/с Рис. 14. Вплив приведено! швндкост! газу на еиход1 1э

-О- - X = 0,9; вяп

'к 0,45

0,30

0,15

10

15 б 10' , кг/с пр

Р';с, 3 5. 81ставлення результата розрахункогих та окспври-мпаталышж доел! дгехь: -с- ~ ^ = 0,Е8; -х- 0.33; чз~ - 0,23;

розраяулзсои!;

ДОСД1Д1П.

го двигутга, д такс* приводу реверса тяги. При об'емних витратах У •= 0,075.. .0,10 зг1дно з роэрахункаик, ККД турсЛки моле до-сягти 75% , Е$ективн1сть хвильового компрессра в цей час ЫдпоЫ-дас ефективкостх вихрового компресора, але продуктивность його значка ьква, ьнкодячк з оссбпивостей робочого провесу.

4. СдерсаЛ вираэи для визначення кодового- зусилля, яке внникае на

■ робочи* органах, поту*ност1 та внутс:шльо1 робота в тангешЦаяъних тур&шшшах дозволили удосхона:даи методики газодинам1чних розра-хуню в.

5. Сукутиогь роэрахунковкх методах е завершальнов часткноо п1зна-ваяьного этапу иауково-дося!дних роб!т 1 дозволяв перейти до наступило етапу - дослхдно-конструкторських робхт подо ¿творения доломил** силових агрегат!в для приводу виконавчих механхзыь л1-так1ь. 1 двигунгв я!тальних апара'Пв.

Результата наведено! прад! мохуть бути застосовая! на п!дприем-

ствах.як! займавться проектуванням ! доводкой енергетячних установок.

Слисок праиь з теми дисертадП:

1. Дикий Г. П.,Шкабура В. А. Об одной расчетной схеме одномерного потока а тангенциальных турбсмашинах // Газодинамика и тепломассообмен в комбинированных двигателях и турбсмашинах. 8-я Воесоюэ. мехвуз. конф.: Тез. докл. СМ. ,13-24 пая 1391г.) С.89.

2. Дикий Г.П., Шкабура В.А. Основа теории рабочего процесса тангенциальных компрессоров с волновыми рабочими органами //Фермерская техника. Киев, 1997, КМ. С. 28-31 . -

3. Дикий Г.П., Ияабура В.А. Совершенствование волновых тангенциальна; турбомашин // Энергоустановки периодического сгораний Тез. докл. X Йсероо. ме»в>а. науч.-теки, кокф (М, , ноября 1936г.) С. 164 . '

4. Екабура В. А., £чкий Г. <7. , Карп<??гхо А. Ф. Оптимизация центрована кыкрессоров дяя наддува ЛВС. // Газотурбинные и комбинированного установки и двигатели: Тез.- докл. X В-зерос. межзуз. науч. -токи конф. СМ., 19-21 ноября 1995г. 3. С. 154.

5. А. с. 1471673 СССР, Р 02 С 3/00 1/34. Газовая турбина/Дикий Г. П., Шкабура В. А. Заявлено 03. 07.87. Опубликовано 07.10. 29, Бел. К 1-1/ Открытия, Изобретения. 5,383'. N 14.

6. А.о. 1682533 СССР, МКИ г 04.3 17/05. Вихревой компрессор и способ нагнетания в нем рабочего тела /Дикий. Г. П., Екабура Э. А, Заявлен 28.05.33; Опубл. 07,10.91, Бил. N 37/ Открытая. Изобретения. 1591, N 37.

- . АННОТАЦИЯ

Екгбура'Владимир Анатольевич. "Расчетное и экспериментально« исследование газодинамических процессов в волновых тангенциальных тух бс8гл'"'ках двигателей летательных аппаратов".Диссертация на соискгж?е ученой степени кандидата технических'наук по специальности 03.07.05 "Тепловые двигатель летательных аппаратов", Харьковский авиационный институт и«. Н. Е. Жуковского» 1997 год.

Закидается научная работа,в которой получили обоснование и развитие способы работы и устройства волновых компрессора и турбгша с удсоообтекаеккни рабочими органами, методики газодинамического расчета их проточных частей в одно"ер::о.м приближении. Выполнены расчетные исследования волновых тангенциальных компрессора, турбина и экс- г.ериыентальнке исследования опытный моделей. Проведены сопоставления и доработки магодик газ одинами чес кого расчета проточных частей данных ?/аыкн. Полученные расчетно-теороткчес.чке результаты позволяют выработать комплекс предяожэнхй, наирзЬ-теникх на ьначитсльчое яовь-гекке показателей ¡эффективности волвоыя компрессора, турбчяь'.к обеспечить.

zz

их устойчаг.7Ъ ргйату при заданном расходе газа и степени поввиенхя и г. и нокижэюш давления в ступени.

SUMMARY

ShJcabura.V.A. Calculations and"experimental investigation of yas dynamics tfcoesses in wave tanget-flow t ur bo-coapressors for aircraft engines.This thesis is submitted for a Candidate of Sciences Degree {Engineering}, in the specialty 05.07.05 - thermal aircraft engines. Kharkov Aviation institute naoed after N.E. Zhukov-rky, isja -' ■ ".

Boing defended the scientific work in which the process of functioning and construction of wave flow compressor and turbine with easy.stroasiined elements and nethods of gas dynamics one dimensional calculations. of their floving parts have been grounded ar.d developed. Wave tanget-flow compressor and experimental investigations of test nodeIs have been conducted. The methods of gas dynamics calculations of these Bachities fLoving parts have been compared and modified,Theoretically calculated results allow to elaborate a conplex of proposals directed to significant increase of efficiency indicators of wave flow coapressor, turbine and tc provide their, stable functioning under set gas rate and pressure expansion or compression ratio in stage.

- KJBJ4QBI СЛОВА

Хвальов1 тангещЦгльн1 компресор i Typdiaa,зручкообт1чн1 робоч1 оргаам.кйтодяка таэодмнаШчного розрахунху, одновим!рне найлххення, досл!дна модель.

Пописано до друку 1937

"KOBK.-spyx.apK.l. Эамовлання 2 Ъ прзш. Бсзхсетоено

Надруковако у тнпографП XAI ' •