автореферат диссертации по энергетическому, металлургическому и химическому машиностроению, 05.04.12, диссертация на тему:Снижение гидравлических потерь в отрывном диффузоре камеры сгорания газотурбинного двигателя путем управления пограничным слоем

ранах рукописи

ВЕРЕТЕННИКОВ Сергей Владимирович

□03165909

СНИЖЕНИЕ ГИДРАВЛИЧЕСКИХ ПОТЕРЬ В ОТРЫВНОМ ДИФФУЗОРЕ КАМЕРЫ СГОРАНИЯ ГАЗОТУРБИННОГО ДВИГАТЕЛЯ ПУТЕМ УПРАВЛЕНИЯ ПОГРАНИЧНЫМ

СЛОЕМ

Специальность - 05 04 52 «Турбомашины и комбинированные турбоустановки»

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

2 7 МАР

Санкт-Петербург - 2008

003165909

Работа выполнена в государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Рыбинская государственная авиационная технологическая академия

имени П А Соловьева»

Научный руководитель

заслуженный деятель науки и техники РФ,

доктор технических наук, профессор Пиралишвили Шота Александрович

Официальные оппоненты

доктор технических наук Митрофанов Валерий Александрович

кандидат технических наук, доцент Черников Виктор Александрович

Ведущая организация ОАО «НПО «Сатурн», г Рыбинск

Защита состоится «8» апреля 2008 года в 16 час 00 мин на заседании диссертационного совета Д 212 229 06 в государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Санкт-Петербургский государственный политехнический университет» по адресу 195251, Санкт-Петербург, Политехническая ул, д 29, Главное здание, ауд 118

С диссертацией можно ознакомиться в фундаментальной библиотеке государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Санкт-Петербургский государственный политехнический университет»

Автореферат разослан «_» марта 2008 г

Ученый секретарь

диссертационного совета Д 212 229 06

Кортиков Н Н

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы

Развитие газотурбинных двигателей направлено на снижение эмиссии вредных веществ наряду с повышением общей эффективности цикла, которое возможно при увеличении степени сжатия в компрессоре и повышении температуры рабочего тела перед турбиной, что в свою очередь приводит к росту выбросов оксидов азота Существующий ряд концепций малоэмиссионного горения (двухзонное, бедное с предварительным испарением и смешением и др) требует применения жаровых труб с высокой, по сравнению с традиционными конструкциями, фронтовой плитой и обеспечения заданного распределения воздуха между фронтовым устройством и кольцевыми каналами, охватывающими жаровую трубу, что может быть получено только в диффузоре с равномерным полем параметров на выходе и большим углом раскрытия

В большинстве современных камер сгорания для снижения скорости воздуха после компрессора используется отрывной диффузор, который состоит из плавно расширяющегося преддиффузора с углом раскрытия до 12° и следующего за ним внезапного расширения Такая конструкция может обеспечить достаточно равномерный профиль скорости на выходе даже при нерасчетных режимах работы и имеет меньшую длину по сравнению с плавным диффузором Однако, вследствие ограничения угла раскрытия преддиффузора отрывом потока от стенок, в камерах сгорания с высокими жаровыми трубами стандартный отрывной диффузор генерирует значительные потери полного давления, основная доля которых приходится на поворот потока при обтекании жаровой трубы и торможение в области внезапного расширения Поэтому в камерах сгорания с высокими жаровыми трубами максимум расширения необходимо реализовывать в преддиффузоре, а для предупреждения отрыва потока в нем принимать специальные меры

Существует несколько способов предотвращения отрыва потока генераторы вихрей, разделительные лопатки, сетки, вдув струи, отсос пограничного слоя и др На практике широкое применение нашли только методы, используемые при внешнем обтекании тел Внутреннее течение в диффузорных каналах, несмотря на обилие экспериментальных данных, остается еще недостаточно изученным, особенно это касается отрывных явлений и методов управления ими Механические способы предотвращения отрыва потока имеют ряд недостатков Применение выравнивающих сеток приводит к существенному увеличению гидравлического сопротивления канала, что недопустимо в диффузорах камер сгорания Разделительные лопатки способствуют формированию неравномерности потока, вследствие генерации вихревых следов за их выходными кромками Применение генераторов вихрей ограничено необходимостью длительной экспериментальной доводки для определения их местоположения, размеров и формы, что в случае камеры сгорания газотурбинной установки весьма затруднительно В связи с этим видится перспективным применение аэродинамических методов управления течением в преддиффузоре камеры сгорания за счет отсоса и вдува потока В настоящее время не разработана методика проектирования таких диффузоров, из-за отсутствия экспериментальных данных по влиянию различных режимных и геометрических параметров на их эффективность Кроме того, сжатый в компрессоре воздух является ценным рабочим телом, и его отбор из цикла приведет к снижению эффективности установки Этого можно избежать, если направлять отсасываемый из диффузора воздух на охлаждение деталей турбины, уменьшая при этом отбор воздуха за компрессором Таким образом, необходимо определить возможность использования отсасываемого воздуха в системе охлаждения турбины

Следовательно, проведение исследований направленных на выявление определяющих факторов и механизмов их совместного влияния на газодинамические параметры отрывного диффузора с управляемым пограничным слоем, а также получение критериальных уравнений, позволяющих оценить влияние геометрических и режимных факторов на эффективность такого диффузора на стадии проектирования и доводки являются весьма актуальными задачами.

Цель диссертационной работы

Цель диссертационной работы заключается в повышении эффективности отрывного диффузора современной низкоэмиссионной камеры сгорания за счет организации управления отрывом пограничного слоя и разработке методики его проектирования на основе, полученной при математической обработке экспериментальных данных, системы критериальных уравнений

Научная новизна работы заключается в том, что

- впервые изучено совместное влияние геометрических и режимных параметров на интегральные характеристики рабочего процесса отрывного диффузора с вдувом струи и отсосом пограничного слоя,

- впервые, на основе экспериментальных и расчетных данных, получена система критериальных уравнений, позволяющая на начальной стадии проектирования оценить влияние геометрических и режимных параметров, на интегральные характеристики рабочего процесса диффузора,

- разработана методика расчета отрывного диффузора камеры сгорания с аэродинамическим управлением отрывом пограничного слоя, позволяющая на начальном этапе проектирования, по заданным потерям полного давления, определить его основные геометрические параметры

Достоверность и обоснованность научных положений обеспечивается корректным применением уравнений термогазодинамики, положений теории подобия и размерностей, корректными измерениями с использованием высокоточных приборов, обработкой опытных данных с использованием статистических методов Подтверждается совпадением расчетных и опытных данных с результатами исследований других авторов Практическая ценность работы

Проведенные экспериментальные и расчетные исследования выявили основные направления повышения эффективности диффузорных каналов с большими углами раскрытия применительно к низкоэмиссионным камерам сгорания при вдуве пристеночной струи и отсосе пограничного слоя Управление отрывом пограничного слоя в отрывном диффузоре позволяет уменьшить потери полного давления и повысить его эффективность Полученная, при обработке экспериментальных данных, система критериальных уравнений позволяет оценить характеристики рабочего процесса в отрывном диффузоре при введении управления пограничным слоем и наиболее оптимальные, с точки зрения минимума гидравлических потерь, режимы Разработанная методика расчета основных геометрических параметров отрывного диффузора с управлением пограничным слоем, дает возможность существенно сократить сроки проектирования и на начальном этапе оценить конструктивный облик диффузора, его интегральные характеристики, что подтверждается на примере проектирования диффузора с отсосом пограничного слоя для низкоэмиссионной двухъярусной камеры сгорания газотурбинной установки Работа выполнена при поддержке государственного контракта №02 516 11 6021

Личный вклад автора заключается

- в анализе современного состояния проблемы повышения эффективности отрывных диффузоров камер сгорания газотурбинных двигателей и установок за счет управления отрывом потока,

- в создании экспериментального стенда для исследования характеристик отрывных диффузоров камер сгорания, в том числе при вдуве тангенциальной пристеночной струи и отсосе пограничного слоя,

- в проведении расчетных и экспериментальных исследований, обработке и анализе опытных данных,

- разработке конструкции и методики расчета отрывного диффузора с управляемым пограничным слоем

На защиту выносятся следующие основные положения

1 Методика расчета отрывного диффузора камеры сгорания с аэродинамическим управлением отрывом пограничного слоя

2 Система критериальных уравнений, описывающая влияние геометрических и режимных параметров, на интегральные характеристики рабочего процесса диффузора

3 Результаты расчетных и экспериментальных исследований совместного влияния режимных и геометрических факторов на характеристики рабочего процесса отрывного диффузора с вдувом тангенциальной пристеночной струи и отсосом потока

Апробация работы

Основные результаты выполненных исследований докладывались и обсуждались на следующих конференциях

- Всероссийской научно-технической конференции «Теплофизика технологических процессов», г Рыбинск, 2005г ,

- Международной школе конференции молодых ученых аспирантов и студентов имени П А Соловьева и В Н Кондратьева «Авиационная и ракетно-космическая техника с использованием новых технических решений», г Рыбинск, 2006г ,

- XV и XVI Школах-семинарах молодых ученых и специалистов под руководством академика РАН А И Леонтьева «Процессы газодинамики и тепломассообмена в энергетических установках», г Калуга, 2005г, г Санкт-Петербург, 2007г Получен диплом третьей степени за лучший доклад

- Международной научно-технической конференции «Проблемы и перспективы развития двигателестроения», г Самара, 2006г

- VI Всероссийской научно-технической конференции «Процессы горения, теплообмена и экология тепловых двигателей», г Самара, 2007г

- Научно-практической конференции «Вузовская наука проблемы и перспективы» в рамках МАКС - 2007, г Москва, 2007г

Публикации

По материалам диссертации опубликованы 3 статьи в изданиях утвержденных ВАК, 5 докладов в трудах конференций

Структура и объем диссертации.

Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка используемых источников Работа изложена на 138 страницах машинописного текста, включая 7 таблиц, 126 рисунков Список используемых источников включает 117 наименований

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы диссертации, выполнена краткая характеристика работы, сформулированы цели и задачи исследований, отмечена научная новизна, практическая значимость полученных результатов и положения, выносимые на защиту

В первой главе диссертации представлен обзор работ по исследованию отрывных диффузоров камер сгорания и методов управления отрывом потока Анализируется развитие конструкций диффузоров камер сгорания, связанное с изменением параметров рабочего процесса двигателя (табл 1) Повышение температуры перед турбиной позволяет повысить эффективность цикла, но в тоже время, способствует образованию окислов азота N0« в камере сгорания Уменьшение эмиссии N0* возможно за счет снижения температуры горения подачей дополнительной массы воздуха в первичную зону, однако, это приводит к снижению полноты сгорания По имеющимся данным (Лефевр А ), для обеспечения уровня эмиссии вредных веществ на относительно низком уровне (15-25 ррш), необходимо поддерживать температуру горения в основной зоне в диапазоне 1650 - 1750 К С этой целью разработан ряд концепций низкоэмиссионного горения двухзонное, «бедное» горение с предварительным испарением и смешением, «богато» - «бедное» и др Реализация многих из них требует применения высоких жаровых труб и обеспечения заданного распределения воздуха между фронтовым устройством и кольцевыми каналами Этого можно достигнуть, если реализовы-вать безотрывное течение в диффузоре камеры сгорания при большой степени расширения В современных камерах сгорания длина диффузора ограничена величиной порядка 17НВХ=3, что соответствует предельной степени раскрытия преддиффузора при безотрывном течении 1,65 Использование такого преддиффузора в камере сгорания с высокой жаровой трубой приведет к значительному искривлению линий тока в области внезапного расширения, связанному с огибанием обтекателя, что, в свою очередь, вызовет дополнительные потери полного давления и существенную асимметрию в распределении потоков воздуха по кольцевым каналам Для уменьшения отмеченных потерь максимум расширения потока необходимо реализовывать в преддиффузоре, что, в случае стандартного одноканального преддиффузора сделать весьма затруднительно Показано, что в современных низкоэмиссионных камерах сгорания более эффективен преддиффузор с большим углом раскрытия (степень расширения п= 2 - 2,5), в котором реализован тот или иной метод предотвращения отрыва потока (установка разделительных лопаток, генераторов вихрей, газодинамическое управление пограничным слоем и др), с последующим внезапным расширением

Обсуждаются работы, посвященные исследованию характеристик отрывных диффузоров, на основании которых определяются критерии, наиболее полно характеризующие их эффективность

- коэффициент гидравлических потерь

5 = (р'в* - Р*»ь,х) / (0,5 Рвх Овх2), ( 1 )

- коэффициент восстановления статического давления

Ср = (РвЫХ - Рвх) / (0,5 Рвх ивх2), (2)

а также режимные и геометрические факторы, существенно влияющие на рабочий процесс, основными из которых являются

- степень расширения диффузора

П = Рвь,х/Рвх, (3)

- расстояние от выхода из преддиффузора до обтекателя жаровой трубы, отнесенное к высоте преддиффузора на входе

0 = 0/Н„ (4)

Камера сгорания с плавным диффузором. Недостатки: высокий уровень эмиссии, большая длина.

Традиционная камера сгорания с отрывным диффузором. Недостатки: высокий уровень эмиссии.

Низкоэмиссионная камера сгорания с отрывным диффузором («бедное» горение с предварительным смешением). Недостатки: высокий уровень гидравлических потерь при обтекании жаровой трубы.

Радиально-ступенчатая (двухъярусная) камера сгорания.

Недостатки: высокий уровень потерь в диффузоре, проблема обеспечения заданного распределения воздуха по зонам жаровой трубы.

Низкоэмиссионная двухзонная камера сгорания с последовательным расположением зон. Недостатки: большая длина и масса.

Пизкоэмиссионная многофорсуночная камера сгорания.

Недостатки: высокий уровень потерь, сложность обеспечения равномерной подачи воздуха к форсуночно-горелочным модулям.

Анализируются методы повышения эффективности диффузорных каналов за счет управления отрывом пограничного слоя. Показано, что использование механических способов предотвращения отрыва потока в преддиффузоре камеры сгорания, ограничено рядом неблагоприятных факторов. Использование генераторов вихрей, требует длительной экспериментальной доводки, что в случае камер сгорания является недопустимым. Разделитель-

ные лопатки приводят к усложнению конструкции и увеличению массы диффузора, кроме того, за ними генерируются вихревые следы, отрицательно влияющие на равномерность подвода воздуха к фронтовому устройству. В тоже время, отсос потока и вдув пристеночной струи, широко используемые в системах управления отрывом пограничного слоя на крыловых профилях и закрылках, лишены ряда недостатков, присущих механическим методам. Существенным преимуществом метода с отсосом потока является возможность использования отсасываемого воздуха для охлаждения элементов турбины, что, при сокращении отбора воздуха за компрессором, позволит предотвратить снижение эффективности цикла. Имеющиеся в литературе данные по применению вдува струи и отсоса потока для стабилизации течения в диффузорах весьма ограничены, рекомендации носят качественный характер и не позволяют оценить влияние различных факторов на эффективность рабочего процесса. Проведенный анализ показывает, что в настоящее время не существует методики проектирования отрывных диффузоров КС с аэродинамическим управлением пограничным слоем, что определяет актуальность исследований в этом направлении.

Вторая глава посвящена численному моделированию трехмерного течения в отрывном диффузоре с вдувом пристеночной струи и отсосом потока, основной целью которого являлось установление области изменения режимных и геометрических факторов, в которой применение рассматриваемых методов эффективно. Расчетное исследование позволило существенно сократить число экспериментов и определить область экспериментального поиска необходимых соотношений и данных. Для численного расчета использовался комплекс вычислительной гидрогазодинамики СРХ-ТазкИоил Геометрия расчетной области представлена на рис. 1, расчетная сетка на рис. 2. Модель состояла из преддиффузора, наружного кожуха и жаровой трубы. В качестве преддиффузора использовались две модели: с вдувом и отсосом потока.

а) б)

Рис. 1. Геометрия расчетных областей: а) при вдуве струи, п=2,22, б) при отсосе, п=3,05

Основываясь на анализе результатов расчетов течения в отрывном диффузоре с использованием различных моделей турбулентности и их верификации по опытными данным (рис. 3), а также, рекомендациях, имеющихся в литературе (Little A.R., Shyy W., DalBello Т. и др.), для расчета выбрана SST модель турбулентности, показывающая наилучшее соотношение: точность расчёта - затраты ресурсов и времени.

Поскольку основные потери в отрывном диффузоре вызваны генерацией крупномасштабных вихревых структур при внезапном расширении потока и соударением потока с обтекателем, интерес представляло течение в преддиффузоре, области внезапного расширения и каналах, охватывающих жаровую трубу, при этом течение внутри последней не рассматривалось. В работах по исследованию отрывных диффузоров (Fishenden C.R., Stevens S.J., Car-rotte L.F.), показано, что такое упрощение вполне допустимо при определении их интеграль-

ных характеристик, так как расхождение полученных, в этом случае, опытных данных с результатами, полученными при работе отрывного диффузора в составе камеры сгорания составляет примерно 18% в широком диапазоне изменения степени раскрытия преддиффузора и положения жаровой трубы.

Рис. 2. Сеточная модель расчетной области: а) преддиффузор со вдувом, б) преддиффузор с отсосом

Рис. 3. Сравнение результатов расчетов на различных моделях турбулентности: ♦ эксперимент; ■ - модель ЭЭТ; А модель к-ш; х - модель к-£

Основываясь на литературных данных и анализе предварительных численных расчетов, показано, что трёхмерность потока в отрывном диффузоре наблюдается в области внезапного расширения, где формируется пара крупномасштабных вихревых структур, и в преддиффузоре, вследствие наличия возмущений вносимых лопатками спрямляющего аппарата компрессора. Ниже по потоку поле скоростей выравнивается, и на выходе из каналов окружающих жаровую трубу поперечные, по отношению к направлению движения, компоненты скорости становятся несоизмеримо малы, по сравнению с осевой скоростью, что подтвердили измерения выходного поля скоростей при помощи пятиканального датчика.

Расчетные исследования влияния выбора геометрии расчетной области на результаты вычислений были выполнены с использованием трех моделей отрывного диффузора: кольцевой, секторной, ограниченной углом в 45°, и плоской модели с условиями периодичности на боковых поверхностях. Результаты расчетов в виде зависимости коэффициента гидравлических потерь от степени раскрытия преддиффузора представлены на рис. 4. Как видно из графика, плоская модель отрывного диффузора по величине потерь достаточно близка к полноразмерной кольцевой модели. На основании этого, можно сделать вывод о возможно-

сти использования в качестве объекта исследования модели диффузора прямоу! ильно1 о поперечного сечения, с боковыми стенками удаленными на достаточно большое расстояние для снижения интенсивности вторичных течений и влияния пограничных слоев на измерения

Рис 4 Сравнение результатов расчетов различных моделей диффузоров -^секторная модель -А-кольцевая модель -♦-плоская модель

Основываясь на вышесказанном, для численного моделирования выбран участок отрывного диффузора шириной 25 мм, выполненный в масштабе 1 1, на боковых границах которого задавалось условие периодичности Ширина участка соответствует шагу лопаток спрямляющего аппарата компрессора, характерного для камер сгорания рассматриваемого типа

Основные геометрические характеристики отрывного диффузора следующие общая степень расширения 2, высота преддиффузора на входе Нвх=0,027 м, относительная высота жаровой трубы \¥/Нвх=5,5, длина преддиффузора Ь/Нвх=2,33 Месторасположение щели для вдува выбрано в соответствии с рекомендациями, полученными для закрылков крыльев, согласно которым щель необходимо располагать в самом начале диффузорного участка В расчетах высота щели Ь=0,001 м Толщина выходной кромки щели составляла 0,0005 м Щель для отсоса потока размещалась с учетом информации по исследованию гибридных диффузоров с вихревой камерой, имеющейся в литературных источниках При моделировании варьировались степень расширения преддиффузора (при вдуве п=1,66 — 2,8 и при отсосе п-1,66 — 3,05), относительная длина области внезапного расширения 0/НВХ=0,81 — 1,18 и суммарный относительный расход вдуваемого или отсасываемого потоков Граничные условия задавались по результатам предварительных продувок и проведенных ранее исследований отрывного диффузора

Результаты расчета для вдува представлены на рис 5 - 6 На рис 7-8 приведены результаты для отсоса в виде зависимостей £ и Ср от степени расширения преддиффузора п при 0/Нвх=1 Анализ результатов численного моделирования течения в диффузоре с вдувом струи показал, что режим, соответствующий минимальным потерям полного давления, ограничивается степенью расширения преддиффузора равной 2,22 и расходом вдуваемого потока С =0отс/0Д1,фф=4 — 6% Потери давления на данном режиме снизились, по сравнению с минимальным значением потерь без вдува, на 30,6%, а коэффициент восстановления статического давления возрос на 12,9%

Степень расширения преддиффузора оказывает существенное влияние на эффективность отрывного диффузора с отсосом потока, причем, ее увеличение с 1,66 до 2,45 позволяет при 4%-ом отсосе потока в среднем снизить потери на 56% и увеличить Ср на 15%, по

сравнению с режимом п=1,66. Дальнейшее возрастание п до 3 приводит к резкому росту потерь в среднем на 67% и уменьшению Ср на 14%. Возрастание величины расхода отсасываемого потока с 0 до 4% приводит к снижению потерь в среднем на 55% и повышению коэффициента восстановления давления на I 1%. Наименьшие потери соответствуют диффузору с относительным осевым размером области внезапного расширения равным 1. Отклонение от этого значения в сторону меньших значений (0/Нвх= 0,81) вызывает рост коэффициента потерь на 60,5%, а в сторону больших (0/Н»х= 1,18) на 3 1%.

0,275

4

0,225 0,175 0,125 0,075

.............................................

0,69

Ср 0,64

0,59

0,54

0,49

1 ........... х- —

✓

-

0 2 4 о,% 6

Рис. 5. Зависимость Е, от расхода вдуваемого потока (0/Пвх=1):

0

- • -п=1,66; ----п=2,22;

-п=2,8

Рис. 6. Зависимость Ср вдуваемого потока (0/Нвх=1): - ■ -п=1,66;----п=2,22;

4 О,0/о 6 от расхода

-п=2,8

41 ■ = я * ^

■V \ • X \ \ \

............... \\г V-. \\

0,60 0,50

1,6 2,1 2,6 11 3,1

Рис. 8. Зависимость Ср от п и относительного расхода:

--0%; ----- 2%;

....... - 4%; - • - - 6%

0,04

1,6 2,1 2,6 11 3,1

Рис. 7. Зависимость £, от п и относительного расхода:

-- 0%; ----- 2%;

....... - 4%; - • - _ 6%

Анализ полученных результатов позволил определить область экспериментального поиска наиболее эффективных режимов работы диффузора с вдувом пристеночной струи диапазоном расходов 3 ч- 5% и степенью расширения 1,66 -ь 2, 22. Область, в которой отрывной диффузор с отсосом потока будет работать наиболее эффективно, ограничена величиной относительного расхода отсасываемого потока 3 н- 6%, степенями расширения пред-диффузора 1,66 -г- 2,45 и относительной областью внезапного расширения 0,81 -г- 1,18. Расчеты показали, что отсос потока обладает большими возможностями повышения эффективности диффузора и управления течением, чем вдув пристеночной струи.

В третьей главе изложена методика экспериментального исследования, обработки полученных данных, описание установки, применяемых приборов, и определение погрешно-

сти измерений Установка позволяет проводить эксперименты при и = 35 - 80 м/с, X = 0,11 -0,25, числе Рейнольдса, рассчитанному по гидравлическому диаметру и среднерасходной скорости на входе, 6 1 04 — 2 1 05 и в = 0,23 - 0,57 кг/с, что соответствует параметрам в реальных камерах сгораниях (табл 2) Степень турбулентности потока составляла 4,8%

Табл. 2

Параметр Современные камеры сгорания Установка

Температура на входе, К 500-600 288 - 298

Давление торможения на входе, Па От 12 10ь и выше 1,04 105

Расход воздуха, кг/с 20 и выше 0,23-0,57

Приведенная скорость 0,13-0,28 0,11-0,25

Число Рейнольдса 5 104 - 3 105 6 104-2 105

В ходе эксперимента проводилось измерение полей полного давления на входе и на выходе из модели гребенками полного напора, а также в нагнетательных камерах рис 9 В этих же сечениях замерялись статические давления на стенках Кроме этого измерялось распределение статического давления по поверхности жаровой трубы и определялись расходы отсасываемого и вдуваемого потоков Определение толщины пограничного слоя на входе осуществлялось при помощи микротрубки Для расчета коэффициентов потерь полного давления в потоке газа без энергообмена проводилось осреднение измеренных параметров из условия равенства в исходном и осредненном потоках величин расхода, полной энтальпии и энтропии, в соответствии с рекомендациями (Седов ЛИ) Максимальная относительная погрешность определения полного и статического давления составила 1,1%, величины скорости потока 1,4%, осредненных значений полного и статического давления 2,6%, средней скорости 3,1%, расхода отсасываемого и вдуваемого потоков 2,9%, расхода основного потока (по измеренному распределению скорости) 6,7%, коэффициента гидравлических потерь 5,1%, коэффициента восстановления статического давления 4,8%, коэффициента полезного действия диффузора 4,9%

Рис 9 Схема отрывного диффузора со вдувом (а) и отсосом (б) потока в преддиффузоре 1 - входной участок, 2 - преддиффузор, 3 - наружный кожух, 4 - жаровая труба, 5 - щель для вдува струи (а) или отсоса потока (б), 6 - сетки для выравнивания профиля скорости потока

Четвертая глава посвящена опытным исследованиям отрывного диффузора с вдувом и отсосом потока Анализ результатов экспериментов показал возможность управления отрывом в диффузоре вдувом и отсосом потока В случае вдува пристеночной струи (рис 1011) изменение степени расширения с 1,66 до 2,22 при О > 2 % приводит к снижению потерь

давления в диффузоре. С ростом степени расширения преддиффузора с 2,22 до 2,8 происходит увеличение потерь полного давления и снижение эффективности преобразования скоростного напора в статическое давление при любых значениях расхода вдуваемой струи. Процесс вдува струи связан с определенными затратами энергии и для его осуществления необходимо наличие некоторого перепада давления, зависящего от гидравлического сопротивления системы вдува. Увеличение расхода приводит к резкому возрастанию гидравлического сопротивления системы вдува, но повышение степени раскрытия преддиффузора позволяет несколько снизить потери, поскольку при больших углах раскрытия вблизи стенки канала возникает отрыв потока, и вдув струи происходит в область возвратного течения с пониженным статическим давлением.

Анализ результатов опыта показал, что наиболее эффективный по потерям режим соответствует степени расширения п=2,22 и С - 5%. В этом случае, отношение полного давления потока перед системой вдува к давлению на входе в диффузор должно составлять порядка 1,03, что в условиях газотурбиной установки без вспомогательного оборудования реализовать достаточно сложно. Однако, режим с О - 3%, несмотря на несколько большие потери в диффузоре, требует значительно меньших затрат на формирование струи. Отношение полных давлений вдуваемой струи и потока на входе в диффузор составляет величину порядка 0,995, это позволяет использовать для вдува воздух, отбираемый за последней ступенью компрессора. Таким образом, вдув струи обладает весьма ограниченными возможностями повышения эффективности диффузора, а его организация связана с дополнительными затратами энергии. В конечном счете, он эффективен только при в - 3,.4% и 11=2,22.

0,65

С„

0,6

0,55

0,5

0,45

0,3 0,25 0,2 0,15 0,1

0 2 4 6

Рис. I 1. Зависимость коэффициента гидравлических потерь от расхода

вдуваемого потока (Е)/Нцх= 1): ♦ - п=1,66, ■ - п—2,22, А - п=2,8

0 2 4 0,% 6

Рис. 10. Зависимость коэффициента восстановления статического давления от расхода вдуваемого потока (О/Н0Х=1): ♦ - п=1,66, ■ - п=2,22, ▲ - п-2,8

Отсос потока (рис.12) обеспечивает устойчивое течение с низкими потерями полного давления в диапазоне степеней расширения преддиффузора. Показано, что наименьшее значение коэффициента гидравлических потерь, равное 0,059, и максимальное значение коэффициента восстановления статического давления, равное 0,724, достигается в преддиффузо-ре со степенью расширения п=2,45, 0/Нвх=1 и отсосом 3,8% от полного расхода через диффузор. Эти величины на 35% и 85%, превышают максимально возможные в случае использования плавного преддиффузора. Опыты показали, что уровень потерь в отсасываемом потоке (ашс=р тс/ р вх - 0,98^-0,99 и ¡;„а.-0,4^0,5) соответствует системам отбора воздуха за компрессором, следовательно, отсасываемый воздух можно использовать для охлаждения элементов турбины. Выполнена верификация численных расчетов по экспериментальным

данным, показывающая, что среднее расхождение по величине потерь £ составляет 20%, а по Ср - порядка 5%

0,3 0,2 0,1 0

------- .

...........~——

.....-п пТр.......

0,8

ср 0,7

0,6

0,5

--

0

4 0,% 6

0

2 4 6

Рис 12 Сравнение результатов эксперимента и расчета 0/Нвх=1 О п—1,66, О п=2, □ п=2,45, X п=3,

-расчет п=1,66, .......расчет п=2,45, ----расчет п=2, — • -расчет п=3

На рис 13 представлена диаграмма режимов течения в преддиффузоре, полученная на основе визуализации течения шелковинками Линии соответствуют начальной стадии отрыва, область под ними - безотрывному течению, а над ними - развитому отрывному течению

Проведена математическая обработка экспериментальных данных, позволившая получить, необходимые для проектирования и доводки, критериальные уравнения, связывающие эффективность диффузора с геометрическими и режимными параметрами Линии диаграммы режимов течения рис 13, соответствующие начальной стадии возникновения отрыва с погрешностью, не превышающей 3%, аппроксимированы зависимостями

п = 3,508 О""3 при5 = 0/Н,х =1, (5) Обобщенная зависимость при различных И имеет вид

12

Рис 13 Диаграмма режимов течения в преддиффузоре

0/Нвх=0,81, ♦ 0/Нвх=1, 0/Пвх=1,18, ——— Плавный

п = 3,689 О"

Ои

(6)

Зависимость коэффициентов гидравлических потерь и восстановления статического давления от размера области внезапного расширения, степени расширения преддиффузора и расхода отсасываемого потока имеет вид

= (0,543 5-0,613) п + 0,197 б"36 СГ01* (7)

СР =0,068 О"4"1 п + 0,51 б1683 (8)

Учет влияния толщины пограничного слоя 5=8/Н„хна входе на величину ^ и Ср можно выполнить по формулам

$ = к4, (9)

СР=СР0 кГр, (10)

где 4о и Сро рассчитываются по формулам (3) и (4), а и кср эмпирические поправки

к£ = (0,0733 • 8 - 0,0084) • О' + (-0,9527 -5 + 0,1098) • в2 + (11)

+(2,7961 -5-0,311)0 + (0,8726 -8 - 0,8887),

кс.р =1,0033(1 + 8)"'......-О'+ 0,9667(1 +5)-,м"5"-С}2 + (12)

1,0858(1 + 8)"'"4 • б + 2,0516( 1 + 8 )"""2. Для расчета коэффициентов гидравлических потерь и восстановления статического давления в отсасываемом потоке получены критериальные уравнения в виде:

=0,1995- G

■ D"'

■ R

= 0,4829 -G"0'261 -h"

R

(13)

(14)

Полученные уравнения справедливы в диапазоне изменения расхода отсасываемого потока G = l + 10%, степени расширения преддиффузора п = 1,66 + 3, относительной длины области внезапного расширения D = 0,81 + 1,18, безразмерной толщины пограничного слоя на входе 8 = 0,063 + 0,19, относительного радиуса скругления входной кромки щели R = R / h = 0,33 + 2,5, относительной высоты щели h = h /8 = 0,34 + 1. Погрешность расчета по уравнениям (5) - (12) не превышает 6%, а по уравнениям (13) - (14) - 15%.

11а рис. 14 представлено сравнение полученных опытных данных (точки 4 - 9) с результатами исследований отрывного диффузора с плавным преддиффузором и общей степенью расширения равной 2 (Пиралишвили Ш.А. и др.) (точки 1 - 3), а также с данными доступными в открытой печати (Denman P.A.) (точки 10 и 11).

0,3

0,2

0,1

0

i $ + А д

в ............о о D А ж ^

• ■ •

Д-1 ▲ -2

д-з

О 4 □ 5

О-б

♦ -7 ■ -8

• -9 + -10 Ж-11

0,75

ср

0,65

0,55

0,45

□

о

ж

л

+ А

1.2

0,7 0,825 0,95 D/H

1,2

0,7 0,825 0,95 D/H„

Рис. 14. Сравнение полученных результатов с имеющимися данными: 1 п=1,6; 2 - n= 1,7; 3 n 1,8; 4 - n= 1,66, G = 0%; 5 - n=2, G = 0%; 6 - n=2,45, G = 0%; 7 -п=1,66, G = 3,8%; 8 п=2, G = 3,8%; 9 - и=2,45, G = 3,8%; 10 - плавный преддиффузор n= 1,5; 11 - преддиффузор с отсосом через щель п=2,5, G = 3% (данные Denman P.A.)

Максимальное значение коэффициента восстановления статического давления, равное 0,724, достигается в преддиффузоре со степенью расширения п=2,45, П/Н11х=1 и отсосом 3,8% от полного расхода через диффузор. Эта величина на 35%, превышает максимально возможное повышение статического давления в случае использования плавного преддиффузора. Наименьшее значение коэффициента гидравлических потерь, равное 0,059, достигается в преддиффузоре со степенью расширения п=2,45, 0/Нвх=1 и отсосом 3,8% потока. Минимальные потери в отрывном диффузоре со стандартным плавным преддиффузором больше этого значения в 3 раза. Если сравнивать диффузоры с одинаковыми степенями расширения преддиффузоров, то наличие щели приводит к снижению потерь на 42%, а отсос 3,8% дополнительно снижает потери на 43%.

В пятой главе выполнено обобщение результатов проведенных исследований в виде методики расчета отрывного диффузора с аэродинамическим управлением отрывом потока за счет отсоса Исходные данные для расчета диффузора КС выбирают на основании общего расчета ГТД и его конструктивной компоновки Наиболее часто этими параметрами являются расход воздуха через диффузор GBX, значение допустимого расхода отсасываемого воздуха и его полное давление (выбирается на основании требуемого для охлаждения турбины расхода) G0TC и р оге, полные температура и давление на входе Твх* и рвх\ для плоского диффузора высота сечения на входе Нвх и ширина Ь, для кольцевого - диаметры наружной и внутренней стенок, D„ap и DBH, полная степень расширения отрывного диффузора, равная отношению площадей поперечных сечений кольцевых каналов к площади на входе, побщ, величина допустимых потерь Др*, Па

Расчет выполняется в следующей последовательности

1 Определение параметров на входе Рвх,АцХ, г)вх, рвх*, рвх, рвх

2 По формуле (1) определяется коэффициент гидравлических потерь

3 Находится полное давление на выходе из отрывного диффузора

р1х=Р«-Лр 05)

4 По величине общей степени расширения отрывного диффузора и величине расхода, с учетом постоянства полной температуры, определяются FBbIX, г)вых, рвых , р»ых, рвых

5 По (2) вычисляется коэффициент восстановления статического давления Ср

6 По уравнению (5) оценивается степень расширения преддиффузора, обеспечивающего безотрывное течение при заданном расходе отсасываемого потока За расчетное значение принимается величина меньшая полученной на 5% Длина диффузора выбирается равной (2 2,5)НВХ, на основании компромисса между габаритными размерами и потерями давления

7 По уравнениям (7) и (8) оцениваются величины потерь полного давления и восстановления статического давления при различных значениях области внезапного расширения и сравниваются с заданными значениями На основании этого расчета, а также компоновки КС, выбирается расстояние от выхода из преддиффузора до обтекателя жаровой трубы

8 По уравнению (6) оценивается возможность безотрывного течения в преддиффузоре Если рассчитанная величина степени расширения будет меньше принятой в п 6, то либо она принимается за расчетное значение, либо увеличивается расход отсасываемого потока, и расчет продолжается с пункта 7

9 Из расчета течения в компрессоре, определяется толщина пограничного слоя на входе в диффузор Ее влияние на эффективность отрывного диффузора с отсосом оценивается по формулам (9) - (10) Если полученные в результате расчета значения £ и Ср не удовлетворяют допустимым, то расчет проводится с начала при других значениях n, G, D

10 Оценивается величина потерь давления в отсасываемом потоке по уравнениям (13), (14) при различном сочетании геометрических параметров щели, с целью получения значений требуемых для системы охлаждения турбины

11 Определяется местоположение щели для отсоса Преддиффузор разбивается на два участка с длинами Li=(l —1,5) Нвх и Li=(0,5—1) Нвх Степень расширения второго участка принимается равной п=1,35—1,45, что для заданной длины соответствует безотрывному режиму течения, а первого находится по формуле п|=п/пг Величины получены на основании обобщения данных по гибридным диффузорам с вихревой камерой, имеющихся в литературе Между этими участками размещается щель для отсоса Данные значения носят рекомендательный характер Уточнение местоположения щели может быть проведено путем расчета турбулентного пограничного слоя в обеих частях преддиффузора по известным полуэмпири-

ческим и интегральным методам (Федяевский - Гиневский - Колесников, Вужичич - Крно-жевич, Мельников, Дейч - Зарянкин, Лойцянский, Маскелл, Труккенбродт, Спенс и др) и оценке положения точки отрыва потока (Лойцянский, Бури, Грушвитц, Тетервин и Денг-хофф, Бам-Зеликович, Стрэтфорд, Гарнер, Вигхардт, Людвиг - Тилман, Ротта, Труккенбродт, Вужичич - Крножевич, Кастилло - Джордж) Точку отрыва можно приближенно определить по значению формпараметра пограничного слоя Н=1,8, соответствующего, по данным большого числа исследователей, начальной стадии возникновения отрыва

12 На заключительном этапе выполняется численный расчет модели спроектированного диффузора На этом этапе рекомендуется использовать ББТ модель турбулентности, показывающую наилучшее совпадение с экспериментальными данными Если результаты расчетов соответствуют предъявляемым требованиям, то дальнейшая доводка проводится расчетным и опытным путем в составе камеры сгорания, в противном случае, изменяются значения определяющих факторов, и расчет повторяется

Приведена проверка полученной методики, на примере проектирования отрывного диффузора для двухъярусной КС, результаты которого, с погрешностью 5%, согласуются с результатами экспериментальных и численных исследований и литературными данными Замена плавного преддиффузора - гибридным с отсосом 3% воздуха позволила уменьшить потери полного давления в диффузоре двухъярусной КС приблизительно на 66%

Заключение

На основании выполненных расчетных и экспериментальных исследований, новых методических наработок, а также по результатам успешного применения управления пограничным слоем в отрывном диффузоре для снижения гидравлических потерь и повышении эффективности можно сделать следующие выводы

1 Разработана методика расчета отрывных диффузоров КС ГТД с управляемым пограничным слоем, построенная на основе впервые полученных и обобщенных опытных данных, позволяющая рассчитать геометрию и эффективность работы, с учетом заданных параметров, и погрешностью не превышающей 15%

2 Данные экспериментов подтвердили результаты численных расчетов о возможности управления отрывом в диффузоре вдувом и отсосом потока Отсос потока обеспечивает устойчивое течение с низкими потерями полного давления в широком диапазоне степеней расширения преддиффузора 1,66 <п <2,8 Вдув струи обладает ограниченными возможностями повышения эффективности диффузора по степени расширения 2 <п <2,22, а его организация связана с дополнительными затратами энергии

3 Наименьшее значение коэффициента гидравлических потерь, равное 0,059, и максимальное значение коэффициента восстановления статического давления, равное 0,724, достигается в преддиффузоре со степенью расширения п=2,45, Г)/Нвх—I и отсосом 3,8% от полного расхода через диффузор Эти величины на 35% и 85%, превышают максимально возможные в случае использования плавного преддиффузора

4 Уровень потерь в отсасываемом потоке (оо,с=0,98—0,99 и £,„с-0,4—0,5) соответствует системам отбора воздуха за компрессором, что позволяет использовать отсасываемый поток для охлаждения элементов турбины

5 Верификация численных расчетов по экспериментальным данным показала, что среднее расхождение в величине потерь £ составляет 20%, а по Ср - порядка 5% Таким образом, использованный при численном моделировании метод пригоден для расчета течений в отрывном диффузоре с отсосом или вдувом

ОСНОВНЫЕ ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ

1 Пиралишвили Ш А , Веретенников С В , Фасил Али Гугсса Исследование влияния режимных и геометрических параметров на характеристики отрывного диффузора камеры сгорания // Проблемы и перспективы развития двигателестроения мат Международной научно-технической конференции - Самара СГАУ, 2006 - Т 1 - С 214-215 - 0,125/0,045 п л

2 Веретенников С. В, Пиралишвили Ш А., Фасил Али Гугсса. Аэродинамика диффузоров камер сгорания современных ГТД // Авиакосмическое приборостроение. 2007. № 9. - С. 9 - 15. - 0,438/0,146 п л. (перечень ВАК).

3 Пиралишвили Ш А , Веретенников С В , Фасил Али Гугсса Экспериментальное исследование влияния геометрических и режимных параметров на эффективность отрывного диффузора камеры сгорания ГТД // Проблемы газодинамики и тепломассообмена в энергетических установках мат XVI Школы-семинара молодых ученых и специалистов под руководством академика РАН А И Леонтьева - М Изд-во МЭИ, 2007 Т 1 - С 86 - 89 -0,25/0,1 пл

4 Пиралишвили Ш. А., Веретенников С. В., Фасил Али Гугсса. Экспериментальное исследование отрывного диффузора камеры сгорания ГТД // Вестник Воронежского государственного технического университета, Сер. «Энергетика». 2007. №6 Т.З. - С 135 — 140 - 0,375/0,125 п.л. (перечень ВАК).

5 Пиралишвили III А., Веретенников С. В., Фасил Али Гугсса. Исследование аэродинамики отрывного диффузора камеры сгорания ГТД // Полет. 2007. №12. - С 54 -60 - 0,4375/0,146 п.л. (перечень ВАК)

6 Веретенников С В Исследование влияния отсоса пограничного слоя на характеристики диффузора камеры сгорания ГТД // Проблемы газодинамики и тепломассообмена в энергетических установках мат XVI Школы-семинара молодых ученых и специалистов под руководством академика РАН А И Леонтьева -М Изд-во МЭИ, 2007 -Т 1 -С 81-85 -0,312 п л

7 Веретенников С В Исследование влияния отсоса пограничного слоя на характеристики отрывного кольцевого диффузора камеры сгорания // Авиационная и ракетно-космическая техника с использованием новых технических решений мат Международной школы-конференции молодых ученых, аспирантов и студентов им П А Соловьева и В Н Кондратьева - Рыбинск РГ AT А, 2006 - Ч 3 -С 114-116 -0,188 пл

8 Веретенников С В , Фасил Али Гугсса Исследование влияния режимных и геометрических параметров на характеристики отрывного кольцевого диффузора камеры сгорания // Авиационная и ракетно-космическая техника с использованием новых технических решений мат Международной школы-конференции молодых ученых, аспирантов и студентов им ПА Соловьева и В Н Кондратьева - Рыбинск РГАТА, 2006 -Ч 3 - С 99-102 -0,25/0,15 п л

Лицензия ЛР №020593 от 07 08 97

Подписано в печать 03 03 2008 Формат 60x84/16 Печать цифровая Уел печ л 1,0 Тираж 100 Заказ 2690Ь

Отпечатано с готового оригинал-макета, предоставленного автором, в Цифровом типографском центре Издательства Политехнического университета 195251, Санкт-Петербург, Политехническая ул , д 29 Тел 550-40-14 Тел/факс 297-57-76

СПИСОК УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ.

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. СОСТОЯНИЕ И ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ ДИФФУЗОРОВ КАМЕР СГОРАНИЯ ГТД.

1.1 Роль диффузора в рабочем процессе камеры сгорания ГТД.

1.2 Критерии эффективности и рабочие характеристики отрывных диффузоров.

1.3 Особенности отрывных явлений в диффузорных каналах. Анализ методов управления диффузорным течением.

Выводы по главе.

ГЛАВА 2. ЧИСЛЕННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ТЕЧЕНИЯ В ОТРЫВНОМ ДИФФУЗОРЕ С УПРАВЛЯЕМЫМ ПОГРАНИЧНЫМ СЛОЕМ.

2.1 Постановка задач и выбор объекта исследования, обоснование метода расчета, расчетная область и граничные условия.

2.2 Результаты численного моделирования течения в отрывном диффузоре с вдувом тангенциальной пристеночной струи.

2.3 Результаты численного моделирования течения в отрывном диффузоре с отсосом потока.

Выводы по главе.

ГЛАВА 3. МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО ИССЛЕДОВАНИЯ УПРАВЛЕНИЯ ТЕЧЕНИЕМ В ДИФФУЗОРЕ КАМЕРЫ СГОРАНИЯ И СТЕНД ДЛЯ ЕЁ РЕАЛИЗАЦИИ.

3.1 Методика экспериментального исследования и описание стенда для её реализации.

3.2 Измеряемые параметры, используемые датчики и приборы.

3.3 Погрешности измерений.

Выводы по главе.

ГЛАВА 4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ МЕТОДОВ УПРАВЛЕНИЯ ТЕЧЕНИЕМ В ОТРЫВНОМ ДИФФУЗОРЕ.

4.1 Исследование влияния вдува тангенциальной пристеночной струи на эффективность отрывного диффузора.

4.2 Влияние степени расширения преддиффузора на рабочий процесс отрывного диффузора с отсосом потока.

4.3 Совместное влияние осевого положения жаровой трубы и степени расширения преддиффузора на эффективность диффузора с отсосом потока.

4.4 Влияние числа Рейнольдса и толщины пограничного слоя на входе

4.5 Влияние геометрии системы отсоса на её гидравлическое сопротивление.

4.6 Анализ полученных результатов.

Выводы по главе.

ГЛАВА 5. МЕТОДИКА ПРОЕКТИРОВАНИЯ ОТРЫВНОГО ДИФФУЗОРА КС ГТД С УПРАВЛЯЕМЫМ ПОГРАНИЧНЫМ СЛОЕМ.

5.1 Методика проектирования отрывного диффузора с отсосом пограничного слоя.

5.2 Отрывной диффузор с отсосом потока для КС с двухъярусной жаровой трубой.

Выводы по главе.

Развитие газотурбинных двигателей и установок направлено на снижение эмиссии вредных веществ наряду с повышением общей эффективности цикла [1,2], которое возможно при увеличении степени сжатия в компрессоре и повышении температуры рабочего тела перед турбиной, что в свою очередь приведет к росту выбросов оксидов азота [1-9].

Существует ряд концепций малоэмиссионного горения: двухзонное, бедное с предварительным испарением и смешением- и др., большинство из которых требуют применения жаровых труб с высокой^ фронтовой частью и обеспечения' заданного распределения- воздуха между фронтовым устройством и кольцевыми каналами, охватывающими жаровую трубу, что может обеспечить только диффузор с равномерным полем^ параметров- на выходе и большимуглом раскрытия • [6-8,10,11].

В большинстве современных камер сгорания для снижения скорости воздуха после компрессора используется отрывной диффузор, который состоит из плавно расширяющегося преддиффузора с углом раскрытия до 12° и следующего за ним внезапного расширения [1-4,10]. Такая конструкция может обеспечить достаточно равномерный профиль скорости на выходе даже при нерасчетных режимах работы и имеет меньшую длину по сравнению с плавным диффузором. Однако, вследствие ограничения угла раскрытия преддиффузора явлением отрыва потока, от стенок, в камерах сгорания с высокими жаровыми трубами стандартный отрывной диффузор будет генерировать значительные потери полного давления; основная доля которых будет приходиться- на поворот потока вокруг обтекателя жаровой трубы и торможение в области внезапного расширения [6,7,10,11]. Кроме того, как показывают проведенные исследования [10-14], в этом случае трудно обеспечивать расчетное распределение потоков воздуха между элементами камеры сгорания. Следовательно, в камерах сгорания с высокими жаровыми трубами максимум расширения необходимо реализовывать в преддиффузоре, а для предупреждения отрыва потока принимать специальные меры.

Существует несколько способов предотвращения отрыва потока [15—24]: генераторы вихрей, разделительные лопатки, сетки, вдув струи, отсос пограничного слоя и др. На практике широкое применение нашли только методы, используемые при внешнем обтекании тел. Внутреннее течение в диффузорных каналах, несмотря на обилие экспериментальных данных, остается' еще недостаточно изученным, особенно это касается отрывных явлений и методов управления ими [24,25,27].

Механические способы предотвращения отрыва потока имеют ряд недостатков. Применение выравнивающих сеток приводит к существенному увеличению гидравлического сопротивления канала, что недопустимо- в диффузорах камер сгорания [28,29]. Разделительные лопатки способствуют формированию неравномерности потока, вследствие генерации вихревых следов»за их выходными кромками; усложнению конструкции и увеличению массы камеры сгорания [30-33]. Применение генераторов вихрей ограничено необходимостью длительной экспериментальной доводки диффузора для определения, их местоположения, размеров и формы, что в случае камеры сгорания ГТД весьма затруднительно [24,25,34,35].

В связи с этим видится перспективным применение аэродинамических методов управления течением в преддиффузоре камеры сгорания за счет отсоса и вдува потока. В настоящее время не разработана методика проектирования таких диффузоров, вследствие отсутствия экспериментальных данных по влиянию- различных режимных и геометрических параметров на их эффективность [7,10,11,36-39]. Кроме того, сжатый в компрессоре воздух является ценным рабочим телом и его отбор из цикла приведет к снижению эффективности установки [40^42]. Этого можно избежать, если направлять отсасываемый воздух на охлаждение деталей турбины, уменьшая при этом отборы воздуха за компрессором. Следовательно, необходимо определить обладает ли отсасываемый воздух достаточным для организации охлаждения качеством.

Чтобы разрешить указанные проблемы требуется проведение исследований направленных на выявление определяющих факторов и механизмов их совместного влияния на газодинамические параметры отрывного диффузора с управлением отрывом потока, получить критериальные уравнения, позволяющие оценить влияние геометрических и режимных факторов на эффективность такого диффузора.

Методы исследований

Для решения поставленных задач использованы: основополагающие1 закономерности термогазодинамики, теории подобия и размерностей, требования к постановке аэродинамических опытных исследований, методы численного моделирования турбулентных течений.

Достоверность и обоснованность научных положений

Достоверность и обоснованность научных положений^ обеспечивается' корректным применением уравнений термогазодинамики, положений теории подобия И' размерностей, корректными измерениями с использованием высокоточных приборов, обработкой опытных данных с использованием статистических методов. Подтверждается совпадением расчетных и опытных данных с результатами исследований других авторов.

На защиту выносятся:

- методика расчета отрывного диффузора с аэродинамическим управлением* отрывом пограничного слоя;

- система критериальных уравнений, описывающая влияние геометрических и режимных параметров, на интегральные характеристики рабочего процесса i диффузора;

- результаты расчетных и экспериментальных исследований совместного влияния режимных и геометрических факторов на характеристики рабочего процесса отрывного диффузора с вдувом тангенциальной пристеночной струи и отсосом потока.

Научная новизна

Впервые изучено совместное влияние геометрических и режимных параметров на интегральные характеристики рабочего процесса отрывного диффузора с вдувом струи и отсосом пограничного слоя. Впервые, на основе экспериментальных и расчетных данных, получена система критериальных уравнений, позволяющая на начальной стадии проектирования оценить влияние геометрических и режимных параметров, на интегральные характеристики рабочего процесса диффузора. Разработана методика расчета отрывного диффузора камеры сгорания с аэродинамическим управлением отрывом пограничного слоя, позволяющая на начальном этапе проектирования, по заданным потерям давления, определить, его основные геометрические параметры.

Практическая полезность Проведенные экспериментальные и расчетные исследования выявили основные направления повышения- эффективности диффузорных каналов с большими углами раскрытия применительно к низкоэмиссионным камерам, сгорания при вдуве пристеночной струи и отсосе пограничного слоя. Управление отрывом пограничного слоя в отрывном диффузоре позволяет снизить потери полного давления» и повысить его эффективность. Полученная, при обработке экспериментальных данных, система критериальных уравнений позволяет оценить характеристики рабочего процесса в отрывном диффузоре при .введении управления, пограничным слоем и наиболее оптимальные, с точки зрения минимума гидравлических потерь, режимы. Разработанная методика расчета основных геометрических параметров отрывного диффузора с управлением пограничным слоем, дает возможность существенно сократить сроки проектирования и на начальном этапе оценить конструктивный облик диффузора, его интегральные характеристики, что подтверждается на примере проектирования диффузора с отсосом пограничного слоя для низкоэмиссионной двухъярусной камеры сгорания газотурбинной установки. Работа выполнена при поддержке государственного контракта ' № 02.516.11.6021.

Выводы по главе

1. Разработана методика расчёта отрывных диффузоров КС ГТД с управлением отрывом потока за счет отсоса пограничного слоя, построенная на основе впервые полученных и обобщенных опытных данных, позволяющая рассчитать геометрию и эффективность работы с учетом заданных параметров.

2. Выполнена проверка полученной методики, на примере проектирования отрывного диффузора для двухъярусной КС, результаты которого, с погрешностью 5%, согласуются с данными экспериментальных и численных исследований, и литературными данными. ч \ Ч>1 -С-2 ■ з - а 4 А 5 ч \

---О^ Ч

Til. lining

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Разработана методика расчёта отрывных диффузоров КС ГТД с управлением отрывом потока за счет отсоса пограничного слоя, построенная на основе впервые полученных и обобщенных опытных данных, позволяющая рассчитать геометрию и эффективность работы с учетом заданных параметров и погрешностью не превышающей 15%.

2. Результаты экспериментов показали возможность управления отрывом в диффузоре вдувом и отсосом потока. Отсос потока обеспечивает устойчивое течение с низкими потерями полного давления в широком диапазоне степеней расширения преддиффузора 1,66<п<2,8. Вдув струи обладает весьма ограниченными возможностями по повышению эффективности диффузора (2 < п < 2,22), а его организация связана с дополнительными затратами энергии.

3. Наименьшее значение коэффициента гидравлических потерь, равное 0,059, и максимальное значение коэффициента восстановления статического давления, равное 0,724, достигается в преддиффузоре со степенью расширения n=2,45, D/HBX=1 и отсосом 3,8% от полного расхода через диффузор. Эти величины на 35% и 85%, превышают максимально возможные в случае использования плавного преддиффузора.

4. Уровень потерь в отсасываемом потоке (аотс=0,98.0,99 и 4отс=0,4.0,5) соответствует системам отбора охлаждающего воздуха за компрессором [40— 42], что позволяет использовать отсасываемый поток для охлаждения элементов турбины.

5. Верификация численных расчетов по экспериментальным данным показала, что среднее расхождение в величине потерь £ составляет 20%, а по Ср - порядка 5%. Таким образом, использованный метод численного расчета пригоден для расчета течений в отрывном диффузоре с отсосом или вдувом.

1. Лефевр, А. Процессы в камерах сгорания ГТД Текст. / А. Лефевр. М.: Мир, 1986.-566 с.

2. Гриценко, Е. А. Некоторые вопросы проектирования авиационных газотурбинных двигателей Текст. / Е. А. Гриценко, В. П. Данильченко, С. В. Лукачев, Ю. Л. Ковылов, В. Е. Резник, Ю. И. Цыбизов. Самара: СНЦ РАН, 2002. - 527 с.

3. Пчелкин, Ю. М. Камеры сгорания газотурбинных двигателей Текст. / Ю. М. Пчелкин. М.: Машиностроение, 1984. - 280 с.

4. Мингазов, Б. Г. Камеры сгорания газотурбинных двигателей. Конструкция, моделирование процессов и расчет Текст. / Б. Г. Мингазов. Казань: Изд-во Казанского технического университета, 2006. - 220 с.

5. Тухбатуллин, Ф. Г. Малотоксичные горелочные устройства газотурбинных установок. Текст. / Ф. Г. Тухбатуллин, Р. С. Кашапов. -М.: Недра, 1997.-155 с.

6. Bauer, H-J. New low emission strategies and combustor design for civil aeroengine applications Text. / H-J. Bauer // Progress in computational fluid dynamics, vol. 4. -№ 3-5. - 2004. - P. 130 - 142.

7. Denman, P.A. Aerodynamic evaluation of double annular combustion systems Text. / P.A.Denman // ASME Paper GT-2002-30465. 9 p.

8. Игначиков, С. M. Системы управления процессами горения в камерах сгорания ГТД Текст. / С. М. Игначиков, А. М. Постников, В. Г. Ярославцев // Вестник СГАУ. № 1.-1998. - С. 149 - 158.

9. Диденко, А. А. К вопросу о влиянии параметров качества двухфазной топливо-воздушной смеси на эмиссионные характеристики камер сгорания ГТД Текст. / А. А. Диденко, В. В. Рогалев // Вестник СГАУ. № 1. -1998. -С. 121-136.

10. Lefebvre, А. Н. Gas turbine combustion Text. / A. H. Lefebvre. UK.: Taylorand Francis, 1998.-401 p.

11. Walker, A. D. Hybrid diffusers for radially staged combustion system Text. / A. D. Walker, P. A. Denman // Journal of propulsion and power. vol. 21. — № 2.-2005.-P. 264-272.

12. Becker, B. Experimental investigations of a combustion chamber pre-diffuser Text. / B. Becker, B. Stoffel // Progress in computational fluid dynamics. vol. 4.-№3-5.-2004.-P. 143- 154.

13. BenKahled, A. The design of bell-shaped pre-diffusers and its effects on the flow characteristics in a model combustor dump diffuser / A. BenKahled, R. Hestermann, S. Kim, S. Wittig // AIAAISABE. 1997. - P. 528 - 535.

14. Hestermann, R. Flow field and performance characteristics of combustor diffuser: a basic study Text. / R. Hestermann, S. Kim, A. BenKahled, S. Wittig //Trans. ASME. vol. 117. - 1995. - P. 686 - 694.

15. Касилов, В. Ф. Справочное пособие по гидрогазодинамике для теплоэнергетиков Текст. / В. Ф. Касилов. — М.: Издательство МЭИ, 2000. 272 с.

16. Шлихтинг, Г. Теория пограничного слоя Текст. / Г. Шлихтинг. М.: Наука, 1974.-712 с.

17. Чжен, П. Отрывные течения. Текст. / П. Чжен. М.: Мир, 1973. — Т.1. -300 с.

18. Чжен, П. Отрывные течения. Текст. / П. Чжен. М.: Мир, 1973. - Т.З. -334 с.

19. Басин, А. М. Управление пограничным слоем судна Текст. / А. М. Басин, А. И. Короткин, JI. Ф. Козлов. JL: Судостроение, 1968. - 492 с.

20. Henry, J.R. Summary of subsonic-diffuser data Text. / J. R. Henry, С. C. Wood, S. W. Wilbur // NACA RM L56F05. 1956. - 128 p.

21. Идельчик, И. E. Справочник по гидравлическим сопротивлениям. Текст. / И. Е. Идельчик. М.: Машиностроение, 1973. - 559 с.

22. Feakins, S. Н. Dynamic separation control in a low-speed asymmetric diffuserwith varying downstream boundary condition Text. / S. H. Feakins, D. G. MacMartin, R. M. Murray // AIAA Paper 2003-4161. 8 p.

23. CoIIis, S. S. Issues in active flow control: theory, control, simulation, and experiment Text. / S. S. Collis, R. D. Joslin, a. Seifert, V. Theofilis // Progress in Aerospace Science. vol. 40. - 2004. - P. 237 - 289.

24. Gad-el-Hak, M. Modern developments in flow control Text. / M. Gad-el-Hak // Applied Mechanics Revies. vol. 49. - 1996. - P. 365 - 379.

25. Ледовская, H. H. Управление отрывом потока в диффузорных каналах. Экспериментальное исследование Текст. : дис: .канд. техн. наук / Ледовская Наталья Николаевна. М.: ЦИАМ, 2004. - 187 с.

26. Nishi, М. Control of separation in a conical diffuser by vortex generator jets Text. / M. Nishi, K. Yoshida, ,K. Morimitsu // JMSE Intl J. В 41. 1998. - P. 233-238.

27. Schubauer, G. B. Effect of screens in wide-angle diffusers Text. / G. B. Schubauer, W. G. Spangenberg // NACA TN-1610. 1948. - 59 p.

28. Rumpf, R. L. Comparison of aerogrids and punched plates for smoothing flow short annular diffuser Text. / R. L. Rumpf, W. B.Shippen // NASA C-168 (Rev.6-71). 1972. -38 p.

29. Cochran, D. L. Short flat vanes for producing efficient two-dimensional subsonic diffusers Text. / D. L. Cochran // NASA TN-4309. 1987. - 135 p.

30. Kline, S. J. Some new mechanisms and conception of stall including the behavior of vaned and unvaned diffusers Text. / S. J. Kline // NACA PR MD-1. 1957. - 114 p.

31. Moore, C. A. Some effects of vanes and of turbulence in two- dimensionalwide-angle subsonic diffusers Text. / C. A. Moore, S. J. Kline // NACA TN-4080.-1958.-139 p.

32. Cochran, D. L. The use of short flat vanes as a means for producing efficient wide-angle two-dimensional subsonic diffusers Text. / D. L. Cochran, S. J. Kline // NACA Ш-4309. 1958. - 38 p.

33. Meunier, M. High-lift device performance enhancement using flow control strategies Text. / M. Meunier, V. Brunet // ONERA ODAS 2006 TP-2006-167. -2006. 17 p.

34. Wood, С. C. The influence of vortex generators on the performance of a short 1.9:1 straight-wall annular diffuser with a whirling inlet flow Text. / С. C. Wood, J. T. Higginbotham //NACARM-L52L01a. 1953. - 39 p.

35. Adkins, R. C. A short diffuser with low pressure loss Text. / R. C. Adkins // Journal of Fluids Engineering. 1975. - P. 297 - 302.

36. Adkins, R. C. The hybrid diffuser Text. / R. C. Adkins, D. S. Matharu, J. O. Yost // Journal of Engineering and Power. vol. 103. - 1981. - P. 229 - 236.

37. Juhasz, A. J. Performance of a annular dump diffuser using suction-stabilized vortex flow control Text. / A. J. Juhasz, J. M. Smith // NASA TM.X-3535. -1977.-35 p.

38. Smith, J. M. Performance of high area ratio annular dump diffuser using suction-stabilized vortices at inlet mach number to 0,41 Text. / J. M. Smith, A. J. Juhasz // NASA TP-1194. 1978. - 42 p.

39. Leishman, B. A. Effects of inlet ramp surfaces on the aerodynamic behavior of bleed hole and bleed slot off-take configurations Text. / B. A. Leishman,' N. A.• Cumpsty, J. D. Denton // ASME Paper GT-2004-54331. 12 p.

40. Leishman, B. A. Mechanism of the interaction of a ramped bleed slot with the primary flow Text. / B. A. Leishman, N. A. Cumpsty // ASME Paper GT2005-68483.- 12 p.

41. Gomes, R. A. Aerodynamic investigations of a compressor bleed air configuration typical for aeroengines Text. / R. A. Gomes, C. Schwarz, M.-j

42. Дейч, M. E. Газодинамика диффузоров и выходных патрубков турбомашин Текст. / М. Е. Дейч, А. Е. Зарянкин. М.: Энергия, 1970. -384 с.

43. Абрамович, Г. Н. Прикладная газовая динамика Текст. / Г. Н. Абрамович. М.: Наука, 1991. - 600 с.

44. Демидов, С. А. Исследование гидравлических потерь в диффузорах камер сгорания ГТД Текст. / С. А. Демидов. Труды ЦИАМ. - №321.- 1958. -29 с.

45. Sovran, G. Experimentally determined optimum- geometries for rectilinear diffusers with rectangular, conical or annular cross section Text. / G. Sovran, E.

46. D. Klomp // Fluid Mechanics of Internal Flow. 1967. - P. 270 - 319.

47. Kline, S. J. Optimum Design of Straight-walled'Diffusers Text. / S.J. Kline, D.

48. E.- Abott, R. W. Fox // Basic Engng ser. D. 1959. - P. 321 - 331.

49. Reid, E. G. Performance Characteristics of Plane-wall Two-dimensional Diffusers Text. / E.G. Reid // NASA TN 2888. 1953.-23 p.

50. Becker, B. Experimental investigations of an annular combustion chamber diffuser flow Text. / B. Becker, B. Stoffel // ISABE-2005-1262. 10 p.

51. Howard, J. H. G. Performance and flow regimes for annular diffusers Text. / J. H. G. Howard, A. B. Thornton-Trump, H. J. Henseler // ASME Paper 67-WA/FE-21. 1959. - 18 p.

52. Stevens, S. J. The influence of inlet conditions on the performance of annular diffusers Text. / S. J. Stevens, G. J. Williams // Journal of Fluids Engineering. -vol. 102.-1980.-P. 357-363. '

53. Adkins, R; C. A configuration to improve the aerodynamics and scope of can-annular combustors Text. / R. C. Adkins, D. Binks // ASME Paper 83-GT-37. -1983.- 16 p.

54. Wollet, R. R. Preliminary investigation of short two-dimensional subsonic diffusers Text. / R. R. Wollet //NACA RM E56C02. 1956. - 19 p.

55. Klein, A. Characteristics of combustor diffusers Text. / A. Klein I I Progress in Aerospace Science. vol. 31. - 1995.-P. 171 - 271.

56. Carrotte, L. F. Detailed measurements on a modern dump diffuser Text. / L. F. Carrotte, D. W. Bailey, C. W. Frodsham // Journal of Engineering for Gas Turbines and Power. vol. 117. - № 4. - 1995. - P. 678 - 685.

57. Fishenden, C. R. The performance of annular combustor dump diffusers Text. / C. R. Fishenden, S. J. Stevens // Journal of aircraft. vol. 10. - 1977. - P. 60 -67.

58. Little, A. R. Predictions of the pressure losses in 2D and 3D model dump diffusers Text. / A. R. Little, A. P. Manners // ASME Paper 93-GT-184. -1993.-8 p.

59. Майорова А. И. Гидравлические характеристики плоского канала с одинарным и двойным уступом Текст. / А. И. Майорова // В сб.: Отрывные течения в камерах сгорания. М.: ЦИАМ, 1987. - С. 23 - 35.

60. Майорова А. И. Неединственность решений задач отрывных течений Текст. / А. И. Майорова, А. А. Свириденков, В. И. Ягодкин // В сб.: Отрывные течения в камерах сгорания. М.: ЦИАМ, 1987. — С. 36 — 48.

61. Inoue, К. Flow behavior in the dump diffuser combustor with a split flow effects of inclined wall in a sudden expansion region Text. / K. Inoue, T.

62. Fukada, T. Shizawa, S. Honami // ASME Paper FEDSM 2002 11020. - 2002.i- 14 p.

63. Shyy, W. A further assessment of numerical annular dump diffuser flow calculations Text. / W. Shyy // AIAA Paper 85-1441. 1985. - 12 p.

64. Homani, S. Improvement of aerodynamic performance of a combustor dump diffuser using inclined walls Text. / S. Homani, E. Yamazaki, T. Shizawa // ASME Paper GT-2000-30090. 2000. - 10 p.

65. Shyy, W. A numerical study of annular dump diffuser flows Text. / W. Shyy // Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering. vol. 53. - 1985. -P. 47-65.

66. Веретенников, С. В. Аэродинамика диффузоров камер сгорания современных ГТД Текст. / С. В. Веретенников, Ш. А. Пиралишвили, Фасил Али Гугсса // Авиакосмическое приборостроение. — 2007. — № 9. -С. 9-15.

67. Schubauer, G. В. Investigation of separation of the turbulent boundary layer Text. / G. B. Schubauer, P. S. Klebanoff //NACA TR-1030. 1949. - 20 p.

68. Gruschwitz, E. The process of separation in the turbulent friction layer Text. / E. Gruschwitz //NACA TM-699. 1933. - 10 p.

69. Zaman, К. B. Some observation on transitory stall in conical diffuser data

70. Text. / К. В. Zaman, М. D. Dahl // NASA-IM-102387. 1990. - 12 p.

71. Tornblom, O. Experimental and computational studies of turbulent separating internal flows Text. / O. Tornblom / Doctoral Thesis in Fluid Mechanics. -Stockholm: Universitetsservice US AB, 2006. 187 p.

72. Козлов, В. В. Физика структуры потоков. Отрыв потока Текст. / В. В. Козлов // Соросовский образовательный журнал. № 4. - 1998. - С. 86 — 94.

73. Lim, J. A singular value analysis of boundary layer control Text. / J. Lim, J. Kim // Phisics of fluids.-vol. 16.-№ 6.-2004.-P. 1980- 1988.

74. Hoffmann, J. A. The influence of free-stream turbulence on turbulent boundary layers with mild adverse pressure gradients Text. / J. A. Hoffmann, S. M. Kassir, S. M. Larwood // NASA CR-184677. 1988. - 54 p.

75. Hoffmann, J. A. Effects of free-stream turbulence on diffuser performance Text. / J. A. Hoffmann // Journal of Fluids Engineering. vol. 103. — 1981. - P. 385-390.

76. Zeisser, M. H. Energy efficient engine combustor test hardware detailed design report Text. / M. H. Zeisser, W. Greene, D. J. Dubiel // NASA CR-167945. -1982.-87 p.

77. Henry, J. R. Preliminary investigation of the flow in an annular-diffuser -tailpipe combination with an abrupt area expansion and suction, injection, and vortex-generator flow controls Text. / J. R. Henry, S. W. Wilbur // NACA RM-L53K30.-1954.-27p.

78. Levinsky, E. S. Analytical and experimental investigation of circulation control by means of a turbulent Coanda jet Text. / E. S. Levinsky, Т. T. Yeb // NASA CR-2114.-1972.-19p.

79. Burley, R. R. Experimental investigation of tangential blowing applied to a subsonic V/STOL inlet Text. / R. R. Burley // NASA TP-2297. 1984. - 16 p.

80. Suzuki, T. Large-scale unsteadiness in a two-dimensional diffuser: numerical study toward active separation control Text./ T. Suzuki, T. Colonius // AIAA Paper 2003-1138.-14 p.

81. Ravindran, S. S. Active control of flow separation over an airfoil Text. / S. S. Ravindran //NASA TM-1999-209838. 1999. - 14 p.

82. Tian, Y. Adaptive control of separated flow Text. / Y. Tian, L. N. Cattafesta Th., R. Mittal // AIAA Paper 2006-1401. -2006. 11 p.

83. Welch, G. E. Effectiveness of micro-blowing technique in adverse pressure gradients Text. / G. E. Welch, L. M. Larosiliere, D. P. Hwang, J. R. Wood // NASA TM-2001-210690.-2001.-13 p.

84. Suzuki, T. Vortex shedding in a two-dimensional diffuser: theory and simulation of separation control by periodic mass injection Text. / T. Suzuki, T. Colonius, S.Pirozzoli // J. Fluid Mech. vol. 520.-2004.-P. 187-213.

85. Biebel, W. J. Low-pressure boundary-layer control in diffuser and bends Text. / W. J. Biebel // NACA ARR-L5C24. 1945. - 40 p.

86. Stafford, W. W. Investigation of a short-annular-diffuser configuration utilizing suction as a means of boundary-layer control Text. / W. W. Stafford, J. T. Higginbotham // NACA TN-3996. 1957. - 34 p.

87. Smith, J. M. Performance of a vortex-controlled diffuser in an annular swirl-can combustor at inlet Mach numbers up to 0.53 Text. / J. M. Smith // NASA TP-1452.-1979.-15 p.

88. Juhasz, A. J. Preliminary investigation of diffuser wall bleed to control combustor inlet airflow distribution Text. / A. J. Juhasz, J. D. Holdeman // NASA TN D-6435. 1971. - 17 p.

89. Майорова А. И. Применение отсоса воздуха для изменения характеристик диффузоров с "внезапным расширением Текст. / А. И. Майорова // В сб.: Отрывные течения в камерах сгорания. М.: ЦИАМ, 1987. - С. 66 - 70.

90. Майорова А. И. Методика и результаты расчетов течений в каналах с внезапным расширением. Текст. / А. И. Майорова, В. И. Ягодкин. Труды ЦИАМ. - №883. - 1979. - 16 с.

91. Walker, A. D. Experimental and computational study of hybrid diffusers for gas turbine combustors Text. / A. D. Walker, P. A. Denman, J. J. McGuirk // ASME Paper GT-2003-38406. 10 p.

92. Иевлев, В. M. Численное моделирование турбулентных течений Текст. / В.М. Иевлев. -М.: Наука, 1990. 216 с.

93. Андерсон, Д. Вычислительная гидромеханика и теплообмен Текст. / Д. Андерсон, Дж. Таннехилл, Р. Плетчер. М.: Мир, 1990. - 384 с.

94. Киреев, В. И. Численное моделирование газодинамических течений Текст. / В. И. Киреев, А. С. Войновский. М.: Издательство МЭИ, 1991. -254 с.

95. DalBello, Т. Computational study of separating flow in a planar subsonic diffuser Text. / T. DalBello, V. Dippold Th., N. J. Georgiadis // NACA TM-2005-213894.-21 p.

96. Stoke, M. Direct numerical simulation of a separated turbulent boundary layer Text. / M. Stoke, D. S. Henningson // J. Fluid Mech. vol. 471. - 2002. - P. 107-136.

97. Дейч, М. Е. Техническая газодинамика Текст. / М. Е. Дейч; — М. Л:: Госэнергоиздат, 1961. - 690 с.

98. Седов, Л. И. Методы подобия и размерности в. механике Текст. / Л. И. Седов. М.: Наука, 1977. - 440 с.

99. Горлин, С. Ml Аэромеханические измерения. Методы и приборы Текст. / С. М. Горлин, И. И. Слезингер. М.: Наука, 1964. - 720 с.

100. Повх,,И. Л. Аэродинамический эксперимент в машиностроении. Текст. / И: Л. Повх. М; - Л., изд. «Машиностроение». 1965. - 480 с.

101. Лойцянский, Л. Г. Механика жидкости и газа Текст. / Л. F. Лойцянский. М.: Дрофа, 2003. - 840 с.

102. Peters, II. Conversion: of energy in cross-sectional divergences under different: conditions of inflow Text. /Н. Peters//NACA TM 737. 1934; -25 p:

103. Патанкар, С. Тепло- и массообмен в пограничных слоях Текст. / С. Патанкар, Д; Сполдинг.-М.: Энергия, 1971. 128 с. '

104. Kunz, R. С. Turbulent boundary-layer growth in annular diffusers Text. / R. C. Kunz // Trans. ASME. vol. 87. - 1965. - 535 p.

105. Алексин, В. А. Численный расчет турбулентного' пограничного слоя с резким изменением граничных условий Текст. / В. А. Алексин, В. Д. Совершенный // Турбулентные течения. — М.: Наука, 1977. — С. 55 — 63.

106. Vujicic, М. Calculation of the turbulent flow in a plane diffuser by using the integral method Text.'/ M. Vujicic, C. Crnojevic // Trans. FME. №31. - 2003: -P. 69-74.

107. Крайко, А. Н. Газовая динамика. Избранное Текст.: в 2-х томах / А. Н. Крайко, А. Б. Ватажин, А. Н. Секундов. М.: ФИЗМАТЛИТ, 2005. - 720 с.

108. Castillo, L. Separation criterion for turbulent boundary layers via similarity analysis Text. / L. Castillo, X. Wang, W. K. George // ASME Journal of Fluids Engineering. vol. 126. - 2004. - P. 297 - 304.

109. Stratford, B. S. The prediction of separation of the turbulent boundary layer Text. / B. S. Stratford // J. Fluid Mech. vol. 5. - 1959. - P. 1 - 16.

110. Senoo, Y. Prediction of flow separation in a diffuser by a boundary layer calculation Text. / Y. Senoo, M Nishi //ASME J. Fluid Eng. vol. 99. -1975. -P. 379-389.