автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.12, диссертация на тему:Совершенствование методов автоматизации проектирования газотурбинных установок

На правахрукописи

ХОЛМЯНСКИЙ ИГОРЬ АНТОНОВИЧ

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ МЕТОДОВ АВТОМАТИЗАЦИИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ГАЗОТУРБИННЫХУСТАНОВОК

05.13.12. - Системы автоматизации проектирования (по отраслям ) 05.14.04 - Промышленная теплоэнергетика

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Омск - 2004

Работа выполнена в Сибирской государственной автомобильно-дорожной академии и Омском государственном техническом университете

Научный консультант - доктор технических наук, профессор

Кузнецов В.И.(ОмГТУ) Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Браилов ИГ.(О мГТУ); доктор технических наук, профессор Лебедев В.М.(ОмГУПС); доктор технических наук, профессор Саломатов В.В.(Ин-т теплофизики СО РАН)

Ведущая организация - Институт гидродинамики им.

М.А. Лаврентьева СО РАН

Защита состоится 23 декабря 2004 г. в 14 часов на заседании диссертационного совета Д 212.178.07 в Омском государственном техническом университете по адресу: 644050, г. Омск, пр. Мира, 11, ауд.6-340

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ОмГТУ. Отзывы в двух экземплярах с подписью, заверенной печатью учреждения, просим направлять в адрес диссертационного совета. Тел./факс (381-2) 65-34-07

Автореферат разослан 2004 г.

Ученый секретарь диссертационного совета кандидат технических наук, доцент

К.Л.Панчук

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. При переходе к рыночной экономике отечественное машиностроение оказалось неподготовленным к возросшим экономическим и экологическим требованиям по эффективному оборудованию, в частности к выпуску высокоэкономичных экологически чистых газотурбинных установок (ГТУ). Длительное отсутствие необходимых вводов в действие энергетических мощностей привело к тому, что на электростанциях России, находящихся к началу 2002 г. в эксплуатации, износ основных производственных фондов составил 52 % , а к 2015 г. выработает парковый ресурс оборудование суммарной мощностью 112 млн кВт, что составит 62 % его общей установленной мощности. По оценке научно-технического совета РАО «ЕЭС России», стратегическим направлением в решении проблемы электроэнергетики и теплоэнергетики России на ближайшие 30 лет должно стать создание новейших газотурбинных и парогазовых установок отечественного производства по следующим причинам:

Во - первых, газотурбинные установки имеют низкую стоимость установленной мощности 250 ... 500 долл/кВт, что существенно дешевле обычных ТЭС, устанавливаемых в РФ ( 1600 долл/кВт ),а для крупных КЭС дешевле в 3 ... 6 раз и АЭС в 8 ... 12 раз.

Во - вторых, ГТУ имеют невысокую себестоимость получаемой энергии 20 - 25 коп./ ( кВт-ч ) электрической и 140 ... 150 руб./кВт - тепловой.

В - третьих, значительно сокращаются сроки строительства.

В - четвертых, резко сокращаются вредные выбросы окислов азота КОх и углекислого газа СО. Таким образом, по техническим и экономическим показателям альтернативы ГТУ сегодня нет.

За рубежом в настоящее время широко используются ГТУ с температурой газа перед турбиной 1 200... 1 400 °С с КПД, равным 35...36 %, а у ПТУ -52...58,5 %, причем проектируются ПТУ с КПД 60 % и более. Фирма «Джене-рел Электрик» разрабатывает ГТУ модели 9Н мощностью 1 520 МВт с максимальной температурой газа перед турбиной 1 420° С и КПД 60 %. В этом же направлении работают компании «Сименс» и «Альстом». Достичь таких показателей ускоренными темпами позволяет внедрение автоматизированного проектирования. При этом необходимо устранить следующие недостатки.

Традиционные методы проектирования и расчетов протекающих процессов недостаточно обеспечивают полное соответствие условиям эксплуатации, ограничивают применение методов оптимизации и способов повышения надежности. При определении долговечности деталей не принимается во внимание одновременное действие тепловых и силовых факторов с учетом предыдущей истории нагружения.

При расчете камер сгорания применяется одномерная теория теплопере-носа, которая не подходит для многих камер сгорания ГТУ. Внедрение методов объемного геометрического конструирования и численного трехмерного моделирования протекающих процессов в

I з шмивтал I

! ггзр/щ

ванного проектирования наиболее полно учитывать условия эксплуатации, оптимизировать конструкцию, обеспечивая долговечность и высокие параметры процессов, резко сокращать сроки проектирования и уменьшать экономические затраты на создание новых изделий. Все это подтверждает актуальность рассматриваемой проблемы.

Объектом исследования являются основные процессы функционирования ГТУ и поршневых двигателей, газовой динамики, теплопередачи и тепло-переноса, долговечности лопаток и дисков турбин, изготовленных из жаропрочных сталей ВЖЛ12У и ЖС6К, рабочие процессы в камерах сгорания ГТУ и поршневых двигателей, их математические модели и методы трехмерного моделирования и оптимизации в программных комплексах, а также сопоставительный анализ результатов моделирования с проведенными экспериментальными исследованиями.

Цель диссертационной работы — разработка новых аспектов совершенствования автоматизированного проектирования, а также математических моделей и программных комплексов моделирования основных процессов функционирования ГТУ.

Для достижения поставленной цели сформулированы следующие задачи :

1. Разработать общую методологию автоматизированного проектирования сложных объектов ГТУ и других агрегатов промышленной энергетики.

2. Определить основной состав математических моделей и программных блоков для обеспечения автоматизированного проектирования ГТУ. Создать иерархическую систему математической технологии, и основных программных комплексов.

3. Разработать математические модели конечно-элементных расчетов трехмерного течения газа в межлопаточных каналах и в камере сгорания, моделирующих сгорание, тепломассоперенос, теплообмен и теплопроводность.

4. Создать конечно-элементные комплексы по расчетам долговечности деталей ГТУ, длительное время работающих при плавноменяющейся нагрузке на основе энергетического варианта теории ползучести для жаропрочных сталей.

5. Разработать электронный архив на основе декомпозиции ГТУ по конструктивным и функциональным признакам с учетом всех процессов, протекающих при функционировании ГТУ в виде трехмерных матриц, обеспечивающих хранение информации с применением графов выбора ключевых документов, чертежей и параметров.

6.Предложить новые методы экспериментальных исследований деталей и узлов ГТУ, обеспечивающих получение необходимой информации для расчетов при проектировании ГТУ.

7. На основе полученных методологии САПР, методик и программ создать программный комплекс автоматизированного проектирования турбины ГТУ.

8. Для повышения точности конечно-элементных расчетов разработать новые методы авк?доЯ№£1<№ДЙ1Н£Рётизации деталей сложной конфигурации с

адаптируемой во время расчета сеткой, оптимизацией хранения значений не нулевых элементов и ширины ленты матрицы, а также повысить точность расчетов за счет введения методов малого параметра, возмущений, сопряженных градиентов и других способов.

9. Все разработанные программные комплексы должны быть сопоставлены с экспериментом и апробированы в производственных условиях.

Методологической базой исследования является разработанная концепция автоматизированного проектирования ГТУ для промышленной теплоэнергетики на основе системного анализа и методов прогнозирования направлений развития ГТУ, теории надежности и оптимизации процессов, систем программирования для персональных компьютеров, а также использования психологических факторов работы конструктора - проектировщика.

Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждается методологической базой исследований, основанной на фундаментальных теоретических положениях механики твердого тела, жидкости и газа; соблюдением основных принципов физического и математического моделирования; достаточным объемом экспериментальных исследований, полученных применением современных приборов и оборудования, обеспечивающих требуемую точность и надежность результатов измерений; адекватностью результатов вычислений и экспериментальных исследований, выполненных в заводских условиях по стандартным методикам.

Научная новизна:

1. Предложена новая концепция решения проблемы автоматизированного проектирования ГТУ, отличающаяся тем, что она объединяет геометрическое конструирование с трехмерным моделированием всех процессов, воздействующих на изделие в эксплуатации, и обеспечивает хранение, сопоставление и системный анализ вновь разработанных и ранее созданных конструкций с последующей оптимизацией геометрии и параметров ГТУ и других изделий промышленной теплоэнергетики с целью повышения их экономической эффективности.

2.Разработана концепция декомпозиции ГТУ по основным процессам функционирования и элементам конструкции с последующим использованием математического аппарата метода конечных элементов для моделирования всех основных процессов и жизненного цикла объекта проектирования.

3. Найдены методы экспериментального определения местных коэффициентов теплоотдачи и расчетов по ним трехмерных стационарных и нестационарных температурных полей деталей ГТУ и поршневых двигателей.

4. Разработан и реализован метод экспериментальных голографических исследований области распыла топлива вращающейся форсункой ГТУ и определения его дисперсности.

5. Исследованы методики и программные комплексы (ПК) моделирования рабочих процессов ГТУ и поршневых двигателей. Выполнены новые экспериментальные исследования камер сгорания ГТУ с вращающейся форсункой и проведен сопоставительный анализ с традиционными камерами сгорания.

6. Разработана методика определения напряженно-деформированного состояния (НДС) при резонансных колебаниях лопаток и дисков ГТУ и амплитудно-частотных характеристик с учетом демпфирования в узлах крепления. Предложены методики определения причин возникновения резонансных колебаний и рекомендации по их устранению.

7. Разработаны методика и ПК расчета долговечности деталей с учетом предыстории нагружения при длительной эксплуатации на основе энергетического варианта теории ползучести, выполнены экспериментальные исследования ползучести жаропрочных сталей и долговечности диска ГТУ.

8. Создан программный комплекс автоматизированного проектирования турбины ГТУ с оптимизацией основных параметров на основе трехмерного моделирования течения газа в межлопаточных каналах и термопрочностных расчетов основных деталей.

Практическая значимость работы состоит в расширении возможностей автоматизированного проектирования за счет внедрения системного анализа ранее разработанных ГТУ, применения трехмерного моделирования газодинамики, теплопереноса, рабочих процессов и долговечности основных деталей ГТУ и других агрегатов теплоэнергетики, а также моделирования надежности и оптимизации, вычислительного комплекса и оригинального банка данных, сосредоточившего всю графическую информацию, результаты экспериментальных исследований и опыт промышленной эксплуатации в сочетании с анализом прошлого опыта и возможностями прогнозирования перспективных направлений развития оборудования теплоэнергетики.

Диссертационная работа выполнена в соответствии с Федеральным законом РФ от 03.04.96 №28 - ФЗ « Об энергосбережении », распоряжением № 1234 - р от 28.08.2003 Правительства Российской Федерации « Об энергетической стратегии России на период до 2020 года », стратегическим направлением РАО « ЕЭС России » в решении проблем электроэнергетики и теплоэнергетики на ближайшие 30 лет по созданию новейших газотурбинных установок отечественного производства и « Основами политики Российской Федерации в области развития науки и технологий на период до 2010 года и дальнейшую перспективу ( Утв. Правительством РФ 30.03.2002 г. № Пр - 576 ) в части энергосбережения и развития компьютерного моделирования. Кроме того, диссертационная работа выполнялась по комплексной программе Минвуза РСФСР «Надежность конструкций» 1988 - 1989 гг., а также по грантам фундаментальных исследований Миннауки РФ в области транспортных наук (тема 95-4.2-48.1995 - 1996 гг.).

Личный вклад автора в решение проблемы заключается в формулировании общей идеи, цели работы; в выполнении теоретических и основной части экспериментальных исследований и разработке новых методов их проведения; в анализе и обобщении результатов; в руководстве и непосредственном участии в создании программных комплексов по моделированию основных процессов ГТУ, поршневых двигателей и других агрегатов теплоэнергетики.

Автор защищает совокупность научных положений, на базе которых разработаны основные научные направления развития автоматизированного

проектирования, методологию решения этой проблемы, математические модели и программные комплексы трехмерного анализа процессов газодинамики, теплопереноса, теплопередачи и долговечности деталей ГТУ, а также новые экспериментальные методы исследования данных процессов.

Реализация результатов исследования осуществлена на основе внедрения в промышленность следующих решений , мероприятий и рекомендаций :

1. На основе выполненных исследований и разработанных мероприятий ликвидированы причины поломки лопаток турбохолодильника предприятия «Теплообменник».

2. Внедрен программный комплекс автоматизированного проектирования турбины в Омском моторостроительном конструкторском бюро (ОМКБ), в результате использования которого улучшены эксплуатационные характеристики ТВД-20 и ТВД-1 ОБ на 3 %.

3. Разработаны новый способ определения коэффициента теплоотдачи с помощью датчиков ИМТК и программный комплекс определения объемных температурных полей, деформаций и напряжений деталей сложной формы ГТУ и ДВС, которые внедрены в ОМКБ и АЗЛК.

4. По результатам газодинамических расчетов направляющего патрубка и соплового аппарата турбины изменены углы атаки лопаток и повышен КПД турбонагнетателя СКБ «Турбина».

Научные результаты исследований опубликованы в виде 35 статей во всероссийских и академических журналах «Авиационная техника», «Промышленная энергетика», «Физика горения и взрыва», «Вычислительная Технология», «Конверсия в машиностроении», «Проблемы прочности» и других, а также в семи авторских свидетельствах, большая часть которых внедрена в производство.

Апробация работы. Отдельные результаты работы докладывались на следующих всесоюзных научных конференциях и совещаниях: Второй Всесоюзной конференции «Ползучесть в конструкциях» (АН СССР, СО АН СССР, г.Новосибирск, 1984); ХХП Всесоюзном совещании по проблемам прочности двигателей (АН СССР, ЦИАМ, г. Москва, 1988); конференции «Современные проблемы механики и управления в машиностроении» (ВЦ СО АН СССР, г. Иркутск, 1988); 9-й Всесоюзной конференции по аэроупругости турбомашин (СО АН СССР, г. Новосибирск, 1983); конференциях «Вибрационная прочность и надежность двигателей и систем летательных аппаратов» (г. Куйбышев, КуАИ, 1983); «Проектирование и доводка авиационных двигателей» (г. Куйбышев КуАИ, 1982). «Вибрационная прочность и надежность двигателей и систем летательных аппаратов» ( г. Куйбышев, КуАИ, 1984); ХХП Всесоюзной научно-технической конференции «Конструкционная прочность двигателей» (Научный совет АН СССР по проблемам «Надежность и ресурс в машиностроении», Куйбышев, 1990); ХХП Всесоюзной научно-технической конференции по конструкционной прочности двигателей (г.Самара, 1991); Международной научно-практической конференции « Город и транспорт» (г. Омск, СибА-ДИД996); Международной научно-практической конференции «Проблемы раз-

вития автомобилестроения в России», (г.Тольятти, 1997);11 Международной научно-технической конференции «Динамика систем, машин и механизмов» (г.Омск, ОмГТУ, 1997); Технологическом конгрессе « Современные технологии при создании продукции военного и гражданского назначения» ( г.Омск, ОмГТУ, СО РАН, 2001); Международной конференции «Вычислительные технологии и математические модели в науке, технике и образовании» (Новосибирск-Алма-аты, СО РАН, КазНУ, 2002).

Публикации. По материалам диссертации опубликованы 35 статей.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, семи глав, общих выводов, списка литературы и приложений. Результаты исследований изложены на 396 страницах основного текста, включающего 236 рисунков, 34 таблицы, библиографию из 242 названий, приложение на 47 страницах.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обосновывается актуальность работы, кратко изложены направления исследований, позволяющие решить поставленную проблему. Также обсуждается современное состояние автоматизированного проектирования ГТУ, особенности декомпозиции по физическим процессам и конструктивным особенностям, излагается последовательность развития методов решения, формулируется общая цель работы.

Большой вклад в развитие теории и разработку методов проектирования ГТУ внесли российские ученые : В.В.Уваров, Г.И.Зотиков, В.С.Стечкин, А.И. Люлька, В.Я.Климов, С.К.Туманский, А.П.Ваничев, Н.Д.Кузнецов, К.В.Холщевников, В.Х.Абиянц, И.И.Кириллов, Я.И.Шнеэ, А.В.Щегляев, А.Г.Костюк, В.В.Фролов, Г.Г.Ольховский, Г.С. Самойлович, О.Н. Емин, К.М. Попов, С.З.Копелев, В.М.Локай, Г.Ю.Степанов, ЯЛ.Старожук, В.И. Антоновский, А.В.Сударев, В.В.Померанцев, В.А.Христич, Ю.М.Пчелкин и др. Из зарубежных ученых - К.Бамперт, Д.Эйнли, Б. Эккерт, У. Хаусторн, Дж. Хорлок, К.Пфмодерер, В.Траупель и др.

Значительный прогресс в развитии методов проектирования агрегатов и систем достигнут за последние годы в связи с разработкой численных методов и расширением возможностей вычислительной техники. Повышение в десятки раз быстродействия и объемов памяти персональных компьютеров, создание графических программных комплексов, позволяющих производить трехмерное моделирование конструкций в сочетании с обеспечением размножения проектной документации в любых необходимых форматах, а также разработка ПК трехмерного моделирования процессов газовой динамики, тепломассопереноса и НДС создали условия для разработки систем автоматизированного проектирования. Так, ОКБ им.Туполева использует систему Pro/ENGINEER, CAD DS5, ОКБ им. Ильюшина и Сухого используют систему "CATLA" и "Unigraphics".CHCTeMy "КОМПАС - 3D" используют СНТК им. Кузнецова Н.Д., РКК- "Энергия", ФНПЦММПП "САЛЮТ" и др. Практика внедрения таких систем проектирования показала, что сроки от замысла объекта до проведения всех испытаний опытного образца значительно сокращаются ( в 2 и более раза).

Кроме того, резко уменьшаются затраты средств вследствие сокращения экспериментальных и доводочных работ. Это подтверждает актуальность проблемы и требует ее дальнейшего изучения, совершенствования в части разработки методов оптимизации и прогнозирования новых конструкций

В первой главе выполнен анализ проблемы и исследуются основные пути ее решения.

Рис.1. Схемы ТЭЦ с установленными ГТУ: Ф - заборное устройство для очистки поступающего воздуха от пыли и попадания льда; К - компрессор; КС - камера сгорания; ГТ - газовая турбина; Г - электрогенератор; ПСВ - подогреватель сетевой воды; СН - сетевой насос; ЦТ- паровая турбина; К — конденсатор; НК насос подачи воды из конденсатора; Т - топливо.

В России и большинстве предприятий СНГ в настоящее время используются в основном следующие комплексы САПР КОМПАС, Pro/ENGINEER, Uni-graphics, Solid Works, CATIA,AutodeskInventor7,,AutodeskInventorSeries, Solid Edge,AutoCAD 2004,MechaiCS, ElectriCS, HydrauliCSи другие подобные разработки. Они предназначены для оформления конструкторской документации по ЕСКД, работы со сборками, выполнения инженерных расчетов, расчетов инженерных цепей, создания 3D - моделей, экспресс-анализа прочности деталей и динамики механизмов, оформления техпроцессов, проектирования механической обработки деталей; содержат библиотеки стандартных элементов и ГОСТ. Таким образом, эти комплексы освобождают конструктора от рутинных процессов оформления документации, но не участвуют в творческом процессе, в поиске решений поставленной проблемы. Задача настоящего исследования заключается в определении направлений и способов изучения характерных зависимостей процессов, протекающих в ГТУ от элементов конструкций и всей компоновки в целом, с целью максимального повышения КПД узлов и экономичности всего изделия. Изучению вопросов автоматизации

проектирования и оптимизации конструкций посвятили свои труды М.Н.Борисюк, В.И. Бирюк, В.И.Баженов, Н.В.Баничук, Б.М.Аронов, С.М.Егер, Ю.В.Кожевников, Г.М.Кашин, В.Н.Мишин, В.С.Моисеев, Е.К.Липин, Н.К.Лисейцев, И.П. Норенков, Ю.Ф.Орлов, А.Н.Паченков, А.И.Половинкин, В.А.Трапезников, Ю.А.Флеров, В.М.Фролов, Ю.Ф.Яремчук, Дж.Аллан, Э.Хог, Я. Арора, Д.Уайд, Г.Шпур,Ф.-Л.Краузе, К.Чой и другие авторы. В них рассматривались вопросы некоторых частных случаев анализа и оптимизации конструкций, не связанные с особенностями проектирования ГТУ. Основные элементы конструкций ГТУ, применяемых для примышленной теплоэнергетики, наглядно представлены на схемах рис. 1.

Первый шаг при разработке системы автоматизации проектирования таких сложных систем с анализом влияния элементов конструкций на процессы состоит в выполнении декомпозиции по конструктивно-функциональным признакам (рис.2) и отдельной декомпозиции по процессам, протекающим в элементах конструкции (рис.3).

Предложена иерархическая система программных блоков проектирования ГТУ. На рис. 4 представлен верхний уровень системы. Он состоит из блока оптимизации выбора облика ГТУ, блока обеспечения надежности и оптимизации несущей системы ГТУ, системы экспериментальных исследований деталей, узлов и ГТУ в целом и блока вычислительного комплекса. Блок формирования облика перспективных ГТУ использует двумерные и трехмерные графические зависимости основных параметров или различных коэффициентов по годам ввода в эксплуатацию. В качестве основных параметров ГТУ приняты: электрический КПД т/э, тепловой КПД цт, мощность, МВт, температура газа за турбиной, °С, расход газа на выхлопе, кг/с, тепловая мощность на выхлопе, Гкал/ч , ресурс, тыс.ч, выбросы N0^ СО, мг/нм3. Системный анализ зависимостей позволяет найти наилучшие сочетания коэффициентов для заданных технических условий и в совокупности с конструктивными особенностями ГТУ разработать перспективную конструкцию. Каждый из блоков рис.4 предполагает разработку второго уровня иерархической системы (рис.5,6, 7). Математическая модель надежности и оптимизации несущей системы ГТУ состоит из блоков моделей статистической динамики ГТУ, математического аппарата теории надежности и теории оптимизации, которые, в свою очередь, опираются на статистику параметров, отказов и дефектов, выявленных на ранее созданных образцах техники. Эта статистика позволяет установить эмпирические зависимости параметров конструкции, провести анализ ранее выявленных отказов, дефектов, разработать мероприятия и оптимизировать конструкцию. Для обоснования достоверности математических моделей и получения дополнительных данных внешних воздействий на новых режимах эксплуатации необходимо проведение системы экспериментальных исследований (рис.6). Особое значение должно быть уделено вычислительному комплексу (рис.7). Сердцевину вычислительного комплекса составляют два главных блока: блок графического моделирования и электронный архив.

и

Рис. 3. Декомпозиция по процессам, протекающим при функционировании ГТУ

Архив строится на основе декомпозиции объекта по конструктивным и функциональным признакам, а также по протекающим процессам (рис.2,3). Автором разработан специальный архив, учитывающий психологические аспекты работы конструктора, проектирующего новые объекты. В этом архиве осуществляется хранение информации в виде трехмерных матриц с применением графов выбора ключевых документов и параметров (рис. 8). С помощью курсора можно вывести последовательно всю информацию строки или столбца, а также любого набора ячеек. Появляющееся окно дает возможность выводить наборы параметров, или чертежей узлов, или отдельных элементов конструкции, затем строить графические зависимости изменения этих параметров по годам или по видам ГТУ, а также сравнивать нагрузочные и весовые характеристики. Кроме того, в архиве хранятся все формы чертежных документов, типовые требования к изготовлению деталей, формы технических описаний и других документов, которые необходимо оформлять в соответствии с ЕСКД.

Главное требование к архиву - быстродействие сбора всей необходимой информации для сопоставительного анализа и принятия решения разработчиком конструкции. Это могут быть наборы чертежей ранее выпущенных узлов с таблицами присущих им параметров, отчеты об испытаниях узлов или расчеты газодинамических и теплопрочностных характеристик. На основе результатов анализа влияния конструктивных элементов узла, разработчик конструкции, используя пакет графического моделирования, строит новую геометрическую модель узла и затем проверяет ее, выполнив расчет по проблемно - ориентированным программам. Комплекс отличается наглядностью, быстротой выбора нужной информации и ее корректировки с помощью курсора или клавиатуры.

Рис. 5. Блок-схема математической модели надежности и оптимизации несущей системы газотурбинной установки.

Графический ПК был создан в 1990 - 1998 годах на основе графики Borland C++. Для ввода графической конфигурации объекта проектирования на экран выводится размерная сетка, выбирается масштаб построения, курсором наносится точка в нужных координатах, затем точки могут соединяться прямыми линиями или отрезками парабол, окружностей или сплайнов. В нужных точках задается толщина. Полученная трехмерная геометрическая фигура представляется в изометрии, а затем может поворачиваться и обозреваться конструктором

Рис. 7. Блок-схема вычислительного комплекса

Рис 8. Схема электронного архива и вычислительного комплекса проектирования ГТУ

под любым углом зрения. После корректировки геометрии задается число узлов разбиения и производится автоматическое разбиение конструкции на конечные элементы. Элементу может быть задана любая цветовая окраска, которая характеризует физико-химические свойства данного участка конструкции или граничные условия для последующих теплопрочностных или газодинамических расчетов. Полученный геометрический образ может объединяться с ранее созданными моделями с помощью стыковки по заданным поверхностям. Затем наносятся требуемые размеры, записываются технические условия и оформляется чертеж в соответствии с ЕСКД. Все построения производятся с помощью курсора и появляющихся окон.

Во второй главе приведены методики оптимизации определения газодинамических параметров и нагрузок в турбине по струйной теории, а также математическая модель и конечно-элементные расчеты поля скоростей и давлений.

Основная трудность в газодинамическом расчете состоит в решении функциональных уравнений и систем, выраженных в неявном виде. В работе приводятся результаты численного исследования системы уравнений. Найдены функция потерь по высоте лопатки от и область существования па-

раметров, а также функция Ио=ДСоа) и исследованы ее свойства. Кроме того, найдены условие коллинеарности синусов углов получена система уравнений для п струек, найдены зависимости высот струек, теплоперепадов и реактивности по высоте лопатки. На основе этих исследований разработан алгоритм и создан программный комплекс, обеспечивающий газодинамический расчет по 11 струйкам.

Результаты с достаточной достоверностью показали, что пространство первых приближений содержит область параметров, допустимых в качестве исходных данных для газодинамического расчета по программе, а следовательно, возможен расчет и последующих приближений и итерационный процесс сходится к решению системы. На основании выполненных исследований составлена программа расчета скоростей газа и определения газовых сил в межлопаточном канале ГТУ по струйной теории. Результаты расчета приведены на рис.9.

Программа имеет блок диагностики о причинах нестандартного завершения расчета и позволяет управлять точностью вычислений.

Кроме того, дополнительно производится моделирование трехмерного дозвукового потенциального течения сжимаемого газа в межлопаточном канале неподвижной решетки методом конечных элементов (МКЭ). Область течения сжимаемого газа в межлопаточном канале соплового аппарата изображена на рис. 10. Безвихревое потенциальное течение сжимаемой жидкости описывается уравнением для потенциала и(х, у, г) в декартовой системе координат.

Рис. 9. Распределение скорости по длине профиля на цилиндрическом сечении: о — результаты расчета течения по струйной теории; • - трехмерное течение, исходная геометрия; х - трехмерное течение с поджатием

где

2 , ка -1-

к-\( 2 2 2^

а - скорость

звука, приведенная к заторможенной скорости звука; к - показатель изоэнтропы.

Индексы обозначают дифференцирование по соответствующей декартовой координате. Уравнение для нахождения у/ получим после исключения членов, содержащих первые производные от ввиду малости коэффициентов при у/х, у/у, щ. В результате получим уравнение с самосопряженным дифференциальным оператором, что позволяет эффективно решить полученное уравнение методом конечных эле-

Рис.10. Область течения в межлопаточном канале

игс иГв иГя иг4иг5=0;

(4)

(5)

Задача (1) ... (5) решается численно методом конечных элементов. На рис. 11 приведены результаты расчетов.

Решение и =и0 - у удовлетворяет граничным условиям (3) ... (5) и является численным приближением к точному решению задачи (1)... (5).

На рис. 12 представлены значения давлений, соответствующие скоростям

~, рассчитанные по формуле

Рис. 11. Сопловая решетка. Среднее (третье) цилиндрическое сечение

Рис. 12. Сопловая решетка. Четвертое цилиндрическое сечение

Сравнение с результатами расчета течения газа в двумерной решетке (рис.9) показали, что течение (даже без поджатия) существенно трехмерно.

Программа расчета трехмерного потенциального течения сжимаемого газа в межлопаточном канале круговой решетки профилей представляет реализацию метода конечных элементов. Базисные функции определены на тетраэдрах разбиения области и являются финитными кусочно-линейными функциями. Разработанный алгоритм, как показали численные исследования , в связи с его экономичностью является перспективным для определения картины трехмерного течения сжимаемого газа.

В третьей главе описаны экспериментальные исследования ползучести жаропрочных сплавов и программный комплекс по расчетам долговечности лопаток и дисков турбин с учетом истории нагружения.

Прогнозирование долговечности дисков турбин ГТУ с учетом истории нагружения имеет особо важное значение для ТЭС, так как ресурс ГТУ должен быть 75 тыс. ч и более.

Для определения упругопластических характеристик и характеристик ползучести сплавов ВЖЛ12У и ЖС6У проводились испытания на растяжение, сжатие и сдвиг при шести уровнях температур 500, 575, 650, 725, 850, 935 °С (рис. 13). Анализ полученных результатов показал, что пластическая деформация в момент разрушения с повышением температуры уменьшается для сплава ВЖЛ12У и увеличивается для ЖС6У. Прочностные свойства начинают падать при температурах 850...900 °С.

Величина приращения удельной рассеянной энергии при ползучести на каждом этапе нагружения определялась как - при-

ращение деформаций ползучести за рассматриваемый период времени. При построении общей диаграммы все значения Л Ак суммировались, в результате определена величина Л*=2,35МПа, достигнув которой материал прекращает сопротивляться воздействию внешних усилий. Этот факт подтверждает гипотезу энергетического варианта теории ползучести, где за меру поврежденности принимается удельная энергия рассеяния за время

где

- компоненты тензора напряжений;— компоненты тензора скоро-

стей деформаций

1,1 =

5е

V 81

.Основное уравнение ползучести для безразмерной

величины

/

имее^

Ш

В а"

(8)

где а, т,п,В— параметры ползучести.

Получены следующие параметры ползучести и их аппроксимирующие функции в исследованном температурно-временном диапазоне: а - 1,27; т = 0,82; п = - 0,00894 -Т+ 20,171 2? = ехр (1,744 • 10 "3 ^f+ 6,449-10"2 •Т- 146,21) (МПа)(аИ)(м+1)-"с-1. Здесь коэффициенты 1,744 и 6,449 имеют размерность град "2 и град соответственно. Построенные на рис. 13 расчетные кривые хорошо согласуются с экспериментальными данными. Аналогичные исследования проведены для другого жаропрочного сплава ВЖЛ12У.

Таким образом, есть класс материалов, для которых энергия разрушения А* зависит от вида и уровня напряженного состояния. В общем случае

где /„- первый инвариант тензора напряжений; <г, — интенсивность напряжений; угол вида напряженного состояния; Т- температура.

Рис. 13.Характеристики сплава ЖС6У

Методика трехмерного моделирования напряженно-деформированного состояния с учетом разносопротивляемо-сти в зависимости от вида деформации, действующих нагрузок и температур во времени строится следующим образом.

Основные зависимости энергетического варианта теории ползучести:

1. За меру интенсивности процесса ползучести принимается величина удельной мощности рассеяния

2. За меру повреждаемости материала принимается величина удельной работы рассеяния

3. Уравнение состояния, связывающее процессы ползучести и разрушения по выбранным выше мерам прини-

мается в виде

а) для материалов с начальным упрочнением

Рис.14. График изменения температуры и частоты вращения при испытании диска турбины.

где - удельная энергия рассеяния к моменту разрушения; О", - эквивалентное напряжение.

С целью апробации методики и разработанного программного комплекса проведен расчет реального диска турбины из материала ЖС6У сложной формы с учетом деформаций ползучести и истории нагружения. Затем были осуществлены испытания такого же диска турбины на специальной установке.. После трехминутной приработки подшипников при частоте вращения ю = 800 ... 840 1/с диск раскручивался газом до

При этом он нагревался с заданным распределением температуры по телу диска; частота вращения поднималась до <о— 6 074 1/с, после чего подачу газа прекращали и диск плавно останавливался. Испытания далее продолжали, циклически раскручивая диск до режима со = 5 341 1/с с повышением температуры газа и времени нагружения по графику (см. рис. 14). После наработки заданного количества циклов частота вращения плавно повышалась до разрушения, которое произошло при достижении

Выполненные расчетные исследования по аналогичной программе нагружения показали, что при переходе на последний этап процесс ползучести резко интенсифицируется и рассеянная энергия при частоте вращения со = 6 680 1/с достигает своего критического значения А. = 15 МПа в точке X(рис. 14). Расчетное время до разрушения от определенного экспериментального отличалось менее чем на 4 %.

Проведенные расчетно-экспериментальные исследования методики и программного комплекса подтверждают достоверность полученных результатов и реальность предлагаемого решения по определению долговечности дисков турбин ГТУ при плавном нагружении.

В четвертой главе приведены методы определения коэффициентов теплоотдачи и результаты термометрирования деталей ГТУ и поршневых двигателей с помощью измерителя максимальных температур кристаллического (ИМТК), а также математическая модель и результаты расчетов стационарных и нестационарных температурных полей. На этапе автоматизированного проектирования тепловых двигателей ГТД и поршневых двигателей большое значение приобретает знание коэффициентов теплоотдачи и распределение температурных полей, деформаций и напряжений в деталях. При работе ГТУ на определенном режиме температуры у различных деталей принимают постоянное значение. Поэтому при расчете коэффициентов теплоотдачи а наиболее целесообразно использовать методы теплового баланса. Тепловой баланс для зоны между газом и твердым телом определяет уравнение

где О/ - коэффициент теплоотдачи от горячего диска холодному воздуху (искомая величина); ^ - площадь поверхности, омываемой охлаждающим воздухом в зоне I (определяется графическим путем); tg - температура диска в зоне I

(определяется экспериментально); ^^ - температура охлаждающего газа, входящего в данную зону (определяется экспериментально); б/-расход газа в зоне I (определяется расчетным путем); Ср„ - изобарная теплоемкость газа; температура охлаждающего воздуха, выходящего из зоны (определяется экспериментально); р — плотность газа; Д — доля расхода газа, омывающая площадь Р[ .Тепловой поток между твердыми телами описывает уравнение Фурье:

(14)

где с/¡у— тепло, переданное от диска к смежным деталям в этой зоне; Я - коэффициент теплопроводности металла; ё^ -расстояние между датчиками Д9 и Д„; /у, ¿2 -температуры, определяемые датчиками на входе и выходе из зоны.

В зависимости от схемы роторов возможно разбиение на различное число зон, для которых составляются уравнения теплового баланса. Значительно проще эта проблема решается с помощью датчиков, которые представляют собой тонкостенную капсулу из нержавеющей стали, наполненную облученными кристаллами алмаза или карбида кремния. Определение температуры основано на рентгеноструктурном анализе изменения параметров молекулярной решётки кристалла. Данный метод был модернизирован. Для этого в деталях сверлят отверстия диаметром 0,5 мм на глубину 1 мм, засыпают порошок кристаллов облучённого алмаза или карбида кремния и закрывают пробкой, которая потом зачеканивается. Пробка изготавливается из того же материала, что и деталь. После проведения испытаний изделия на заданных режимах порошок извлекался с помощью капилляра и вакуумного насоса; рентгеноструктурным анализом определяются параметры рентгеноструктурной решётки и по ним находится максимальная температура. Погрешность измерения не превышает 5° С.

Для вычисления коэффициента теплоотдачи делалось сверление на глубину 4... 5 мм и после засыпки порции порошка запрессовывался кусочек проволоки длиной 2,5...3 мм, засыпалась вторая порция порошка и ставилась наружная пробка, закрывающая отверстие датчика.

После испытаний обе порции порошка по отдельности извлекались, определялась температура каждой из них, и из условия теплового баланса находился коэффициент теплоотдачи по формуле

где а - коэффициент теплоотдачи; - расстояние ме-Рис. 15. Результаты термо- жду точками измерения температуры (порциями по-метриирования датчиками рошка); ^ - температура омывающих газов; ^ -ИМТК лопаток и дисков температуры порций порошка.

турбин модернизирован- На рис. 15 приведены результаты термометри-

ным методом т™, ,

рования лопаток и дисков 1 ТУ.

Аналогично на основании полученных значений температур деталей поршневых двигателей на рабочих режимах были определены местные коэффициенты теплоотдачи и проведен расчет температурных полей поршня и головки блока цилиндров методом конечных элементов.

Трехмерное нестационарное температурное поле описывается уравнением теплопроводности

где р - плотность материала; с - удельная теплоемкость; х, у, г -

22

декартовы координаты; X х, Яу, Аг - коэффициенты теплопроводности в направлении осей координат; I - время; 0 - плотность распределения источников тепла по объему. Граничные условия третьего рода описывает уравнение

где Тс - температура среды; 7$ - температура поверхности тела; а - коэффициент теплоотдачи.

Разобьем искомое тело на 8-узловые изопараметрические элементы. Выбирая в качестве базисных кусочно-линейные функции и применяя к уравнению (17) с граничными условиями третьего рода процедуру Галеркина, получаем систему обыкновенных дифференциальных уравнений во времени

Щ + [Н]Т = Р,

(19)

где Т - искомый вектор температур в узлах конечно-элементного разбиения в данный момент времени; - матрица теплоемкости;

/

матрица теплопроводности

;

вектор тепловых нагрузок.

Интегрирование проводилось численным методом по двухточечной схеме Гаусса.

Для решения системы дифференциальных уравнений (17) применялась конечно-разностная схема, приводящая к итерационному процессу:

В начале расчета теплофизическим характеристикам материала придаются те значения, которые они принимают при начальной температуре. По мере прогрева коэффициентам теплопроводности и удельной теплоемкости придают те значения, которые они принимают при усредненной температуре всех узлов конечного элемента.

8 1с 10 а: 12 г*

9 а О4 11 13 Г<*! 15

2\

5 (Ч\\

7 6 \\ \

Рис. 16. Разбиение поршня на зоны для определения коэффициентов теплоотдачи, зоны 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 -на днище поршня; зоны 8, 9, 10, 11, 12, 13, 15 -на боковой поверхности; с индексом «К» -зоны теплоотдачи через поршневые кольца; зона 14 принадлежит внутренней поверхности

Таблица 1

Распределение коэффициентов теплоотдачи и температуры по зонам поршня

Номер зоны 1 2 3 4 5 6 7 8 8к 9 9к 10 10к 11 Ик 12 12к 13 13к 14 15

а. 'ю' 0,95 0,6 0,8 0,6 0,65 0,4 0,85 0,6 25 0,6 25 1 15 1 15 15 15 0,2 1,7

Т,°с 770 550 770 400 770 330 710 334 257 307 236 220 220 177 177 135 135 112 113 95 113

Полученная система линейных уравнений решается методом сопряженных градиентов с учетом разреженности и симметричности матрицы.

Был проведен расчет температурного поля поршня двигателя АЗЛК. Для этого тело поршня разбито на 15 зон (рис. 16) и для каждой зоны определены коэффициенты теплоотдачи с помощью датчиков ИМТК (табл. 1).

При расчете по границам зон производилось линейное сглаживание коэффициентов теплоотдачи между конечными элементами. На рис. 17 показаны тепловые деформации боковой поверхности поршня. На рис.18 приведены деформации зеркала цилиндров.

Предложенная методика определения точечных значений температур с помощью ИМТК и местных коэффициентов теплоотдачи в сочетании с программным комплексом расчетов температурных полей, деформаций и напряжений позволяет на этапе проектирования новых изделий улучшать конструкцию,

сокращать этапы доводки перед серийным производством и повышать надежность в эксплуатации новых изделий.

В пятой главе изложены экспериментальные исследования температурного поля, эффективности сгорания и срывных характеристик камеры сгорания ГТУ с вращающейся форсункой, а также рассмотрена новая математическая модель и ПК по трехмерному моделированию течения газа, его завихренности и теп-ломассопереносу. В конце главы приведены результаты экспериментальных исследований дисперсности распыла топлива и траектории струи, истекающей из вращающейся форсунки, определяющих положение очага горения. Затем рассмотрен ПК трехмерного моделирования рабочего процесса поршневых двигателей.

Рис. 17. Температурная деформация юбки поршня: Яср - средний радиус цилиндра в рабочем состоянии; ДИср- отклонения радиуса цилиндра от среднего, мкм.

Рис. 18. Расчетные деформации зеркала цилиндра в рабочем состоянии, мкм* Лср - средний радиус цилиндра в рабочем состоянии

На первом этапе проводились сравнительные исследования окружной (по углу <р°) и радиальной (по h/hK) неравномерностей температурных полей камеры сгорания традиционной схемы и с вращающейся форсункой (рис. 19). Важное значение в оценке совершенства рабочего процесса камеры сгорания имеют характеристики изменения коэффициента полноты сгорания в зависимости от коэффициента избытка воздуха скорости воздуха на входе в камеру Wex и частоты вращения форсунки щ (рис. 20).Значения rj р для обоих типов камер лежат в диапазоне 0,977... 0,994 при изменении ак от 4 до 5, т. е. на основных режимах работы двигателей мало отличаются. Особый интерес вызывает характер кривой 4 (см. рис. 20). Здесь значения увеличиваются с увеличением то есть не только на максимальном и номинальном режимах, но и при минимальных значениях цг достигают 0,994. Данное явление возникает из-за сохранения высокой степени дисперсности распыла топлива на малых режимах, когда расход топлива резко падает. В этом состоит особое преимущество камер сгорания с вращающимися форсунками.

Представляет интерес сравнение камер сгорания по срывным характеристикам (рис. 21). В области богатых смесей вызвать срыв пламени в камерах сгорания с вращающейся форсункой практически не удалось, пламя продолжало гореть и при забогащении 0,72. Большие величины забогаще-ния не проверялись из-за опасения

Рис. 19. Окружная и радиальные неравномерности температурных полей камеры сгорания с вращающимися форсунками двигателей ГТД ЗФ - (а);ТВД-10 - (б); 169-Т-25 -

Рис. 20. Характеристики изменения коэффициента полноты сгорания в зависимости от коэффициента избытка воздуха у двигателей 1 ■ Т58-ОЕ 8; 2 - ТВ2-117; 3 - РД-ЗМ; 4 - ГТЛ-ЗФ. 5 - ТВД-10: 6 - ГТЛ-1 25

разрушения установки и из-за отсутствия реальных возможностей такого забо-гащения в эксплуатации. В традиционных камерах забогащенный срыв происходит уже при ак=1,5-2,5, что значительно ограничивает возможности их форсирования.

Рис. 21. Срывные характеристики камер сгорания двигателей 1- T58-GE 8; 2 - АИ-25; 3 - ТВ2-117; 4- РД-ЗМ; 5- ГТД-1; 6-ГТД-ЗФ; 7-ТВД-10. У„х I - объемный расход воздуха на входе по режимам; Крх ном — то же на номинальном режиме

Рис. 22. Зависимость Г)г от частоты вращения (а); слабое влияние скорости воздуха на входе (б). ^^

Диапазон рабочих режимов Ч//Л

Рис.23 Суммарное количество капель диаметром от 5 до 15 мкм в зависимости от расхода топлива, кг/ч

Исследование изменения Г) г в зависимости от частоты вращения (рис.22, а) позволило установить, что в зоне рабочих оборотов (заштрихованная зона) не зависит от частоты вращения. Обнаружено также слабое влияние высокой скорости воздуха (рис.22, б) на входе в камеру сгорания. При форсировании камеры сгорания по скорости воздуха на 25 % коэффициент все еще сохраняет высокие значения (0,98 и выше). Это говорит о широких возможностях форсирования двигателя с вращающимися форсунками в сложных климатических условиях.

Результаты исследований на установке камеры сгорания с вращающейся форсункой двигателя ТВД-10 показали, что при изменении вязкости топлива в пределах и= 0,70 ... 36,0 сСт при температурах от 20 до 50 °С обеспечивается степень полноты сгорания г] г =0,997...0,998 без всяких конструктивных изменений элементов форсунки и камеры сгорания, что значительно превышает средние значения для традиционных камер.

В камерах сгорания ГТУ с вращающейся форсункой большое значение имеет расположение очага горения. С этой целью произведено фотографирование струи топлива, истекающей из форсунки в ждущем режиме в темноте, с 26

автоматическим включением индукционным датчиком ксеноновои лампы ИПФ-800 через блок питания импульсного демонстрационного лазера ИДТ-68 с длительностью импульса 15-10"3с. Индукционный датчик срабатывал при прохождении около него ферритового лепестка, прикрепленного к вращающейся форсунке с угловым смещением относительно отверстия. Статистическая обработка фотографий позволила получить аппроксимирующие зависимости радиуса точки распыла струи и угла между отверстием и радиус - вектором до точки распыла. Следующий этап - снятие голограмм капель распыла топлива с пространственной фильтрацией сигнальной волны. Полученные снимки восстанавливались и измерялись диаметры капель. Статистическая обработка показала, что средний диаметр капель 10±7мкм, а суммарное количество капель размером < 15 мкм достигает 90...95% (рис.23). Такие капли ведут себя при сгорании, как газ (туман), что обеспечивает гомогенное сгорание топлива. Статистическая обработка фотографий струй топлива позволила получить следующие зависимости:

R*=Kx(Qx4(nad*)) • (21) i=K2(Q>x/(п* d»)) (22),

где Я"- расстояние до точки распыла струи; tp' - угол между отверстием истечения и направлением на точку распыла; Q - расход жидкости; п - частота вращения; d - диаметр форсунки; коэффициенты: = 1,452, Кг = 12,789, Jti =0,171, =0,110, х3= -0,946; д>1 =0,261, у2=0,18 6, у3= -0,343.

Трехмерное моделирование рабочего процесса ГТУ базируется на следующих основных зависимостях:

1. В процессе горения осуществляется простая химическая реакция: 1г горючего + i г окислителя (воздуха) дает (1+^) г продуктов сгорания, здесь ф — стехиометрическое число.

2. Область фронта горения определяется пространством над форсункой, в котором одновременно присутствуют до воспламенения следующие параметры: температура 300..350 °С, степень турбулентности потока воздуха 0,01..0,02 %, количество топлива соответствует стехиометрическому количеству воздуха.

3. В любом элементарном объеме до зоны горения и после него при градиенте температур <150 °С концентрация газовых компонент подчиняется следующим зависимостям: _ _

- - Тг Р\

Pa Tij = const, т.е. -=г- = .

J Ту р2

В любом элементарном объеме, находящемся в области зоны горения,

концентрация газовых компонентов и давлений определяется соотношениями

- Г

* . I'-

ll г<

Pi

Y (Рг)

/ UJ

Уравнение неразрывности

где р1 - плотность газа: на внешней границе расчетной области р, = рв - плотность воздуха, поступающего в камеру при заданных давлении и температуре; у отверстий форсунки р,- = рт - плотность поступающего топлива при заданном

давлении и температуре; в области зоны горения

стехиометрическое число; индекс означает номер элемента, где возникает р,\ } - направление вектора движения газа по координатамх\, хъху, —Урр, — поток массы; — скорость в направлениях _/= 1,2,3; £>, - коэффициент диффузии газов;

Операторы определены в пространстве с декартовыми координатами X = (х\, Х2, Х))т.

Для произвольной вектор-функции а(х)—(а\(х),ах(х),а^(х))т имеем да, да7 да-.

дх< дх~, дх-.

а для скалярной

Р{х)~ У/? =

бх2 дх3

При этом время существования горения в элементарном объеме ( в конечном элементе ) после возникновения условий 1, 2 не более 0,0043 с, в течение которых происходят тепловыделение и подъем давления по (23), также возрастает турбулентность до 0,2...0,5.

В камере сгорания кроме массопереноса происходит процесс теплообмена и теплопереноса с горением, которые определяет система

где а, =

Нр, +(а -я„) рте

тепловой поток в элементе ; по на-

правлению - температура; - коэффициент температуропроводно-

Сер

сти; время от начала горения; время сгорания капли топлива; - теплотворная способность топлива в зоне горения;. - теплота испарения топлива в зоне горения; Н- суммарное теплосодержание компонентов в /-м элементе; рт

- концентрация топлива; суммарная плотность компонентов в элементе; Ср - теплоемкость продуктов сгорания топлива в воздухе, 103 Дж/(кг-К). При следующих граничных условиях: а) для гомогенного сгорания

*,=а,(Г.-ГО?', 7=1.2,3, (26)

£

на части границы ^ (граничные условия третьего рода); ду — тепловой поток через поверхность в г-м элементе по направлению у; Тг - температура газа; Т,1 — температура на 5гй поверхности, образующей границу; а/ - коэффициент теплоотдачи на поверхности 5,; 5х - суммарная поверхность границы; б) для гетерогенного сгорания

Я, = 1/^ф(Т; -т:) + /2а,(Г2 - ГЛ ; , (27)

где Тф - температура факела; ст—постоянная Больцмана; Еф- приведенная степень черноты поверхностей стенки камеры сгорания; — доля сгорания жидкой фазы топлива; /г—доля сгорания паровой фазы топлива; а, - местный коэффициент теплоотдачи стенки камеры сгорания на поверхности 5/.

Уравнения (24) являются аналогом сохранения вещества или плотности смеси в потоках газов, реагирующих простой химической реакцией.

Уравнения (25) моделируют трехмерное поле температур на основе сохранения энергии вещества.

Для вычисления поля скоростей используются уравнения сохранения импульса в направлениях

^ + -^ уКу) = -, 7=1,2,3, (28)

где Р - давление; /лэф — эффективная вязкость, величина, зависящая от плотности и кинетической энергии.

Применяя к уравнениям (28) операцию го1, получаем

^- + V■V6}J- аЯУ - = гр ] = 1,2,3, (29)

где а> = (со 1,со2,со2)т - вектор завихренности; г} - компонента вектора в

свою очередь ¿¡ = (£{,¿¡2 составлена из компонент

Рх

При этом скорость V; представляется как сумма потенциальной составляющей скорости и составляющей индуцированной завихренности. То есть существует потенциал скоростей Ф такой, что

V] - УФ + , (30)

где и, = (щ, и% Щ)т в точке X е £2 - область, в которой происходят рассмотренные процессы, при этом вектор щ определяет уравнение

1,2,3. (31)

Выполненные тестовые расчеты по изложенной методике показали достаточно быструю сходимость и совпадение с известными значениями скоростей и температур реальных процессов в камерах сгорания ГТУ. На рис. 24 приведены расчетные значения температурного поля, полученные для камеры сгорания двигателя ТВД-10, находящегося в серийном производстве, а на рис. 25 показано распределение температур на выходе из камеры сгорания, полученное тер-мометрированием при стендовых испытаниях, и расчетное, погрешность расчета не превосходит 6 %.

Таким образом, разработана математическая модель газовой динамики и тепломассопереноса с горением в трехмерной постановке, позволяющая моделировать процессы в камере сгорания ГТУ. Модель учитывает изменение теплосодержания газов по линиям тока, завихренность, влияние перфорации стенок камеры и расположение очага горения. Полученная система дифференциальных уравнений без особых сложностей линеаризируется и решается методом сопряженных градиентов в конечно-элементной аппроксимации.

По изложенной методике разработан программный комплекс расчета рабочего процесса поршневых двигателей, приведены результаты расчета, сопоставленные с экспериментом.

В шестой главе рассмотрены результаты исследования вибрационных характеристик деталей и узлов и методы отстройки от резонансных частот. На рис. 26 представлена методика исследования причин обрыва лопаток в эксплуатации. Основную часть этой методики составляют исследования амплитудно-частотных характеристик колебаний лопаток и дисков турбин. Собственные частоты и формы колебаний лопаток и дисков определялись как непосредственно на диске, так и на вырезанных из диска лопатках с помощью пе-

500 600 700 800 \°,С

Рис.24. Расчетное температурное поле в камере сгорания ГТУ

Рис. 25. Температурное поле на выходе из камеры сгорания

сочных форм на электродинамическом вибраторе ВЭДС-400 и с помощью голографии. Результаты испытаний идентичны.

Частотные диаграммы позволили выявить критические обороты, вызывающие наиболее мощные колебания по первой форме и более слабые по второй. На рис.27 приведена частотная диаграмма возбуждения колебаний лопаток турбины по оборотам: 1 - нижняя граница собственных частот колебаний лопаток; 2 — верхняя граница собственных частот колебаний лопаток; 3 - частотный интервал собственных колебаний лопаток, А^=Ъ75Гц; 4 - нижняя граница рабочих оборотов; 5 - верхняя граница рабочих оборотов; б- диапазон резонансных оборотов; 7 — частотный интервал резонансных колебаний лопаток, в котором возможно возникновение резонансных частот у 26 из 27 лопаток.

Стендовые испытания турбохолодильника с тензометрированием лопаток подтвердили частотные диаграммы и показали, что резонансные колебания возбуждаются на лопатках не одновременно, а последовательно в соответствующей зоне диаграммы. На рис.28 приведены результаты тензометрирования напряжений в лопатках агрегата на рабочих режимах: а) серийного, б) после внедрения мероприятий. Это позволило сделать вывод, что колебания возбуждаются возмущающей силой, кратной не только 12-й оборотной гармонике, но и четырем стойкам входного направляющего аппарата._

Методика исследования причин разрушения лопаток турбины

в процессе эксплуатации _(Т)

Металлографическое исследование поверхности излома, нет ли пешц _геева ^2

Исследование материала лопатки, физико-химических свойств, микроСТРУКТУРЫ

23

Определение амплитудно- частотных характеристик рабочего колеса турбины и л; _паток

Построение частотных диаграмм. Определение критических пара-

метров (43)

Определение распределения напряжений по перу лопатки с помощью тензодат-чиков и голографии (42

ЁЕ

га

Тензометрирование (термометрирование) лопаток и диска при стендовых испытаниях

®_©I

Выяснение причин, вызывающих резонансные колебания и проявления возмущающих сил (7)

Разработка мероприятий

Проверка мероприятий стендовыми испытаниями с повторным тензометрированием

Рис.26. Методика исследования причин разрушения лопаток турбины при эксплуатации

Рис.27 Частотная дильника

диаграмма турбохоло-

Рис. 28. Результаты тензометрирования : а) до проведения мероприятий; б) после внедрения.

Для устранения поломок лопаток были предложены следующие мероприятия:

а) стойки во входном аппарате расположить неравномерно и увеличить их число до пяти;

б) увеличить расстояние между задней кромкой стойки входного аппарата и лопатками;

в) уменьшить радиус закругления задней кромки стойки до 0,8 мм;

г) увеличить радиус галтели у корня лопатки (с 2,2-0,2 на 3±0,2 мм). Эффективность мероприятий проверялась повторным тензометрировани-

ем лопаток при стендовых испытаниях турбины. Испытание было проведено в два этапа. Вначале изделие было собрано с рабочим колесом, у которого радиус в корневом сечении лопатки был 3±0,2 мм вместо 2,2±0,2 мм, затем дополнительно был поставлен новый входной направляющий аппарат с пятью неравномерно расположенными стойками, у которых задняя кромка была удалена от лопаток на 11 мм и имела меньший радиус скругления до 0,8 мм. В первом случае максимальный уровень напряжений составил 35 МПа, т. е. на 25 % ниже по сравнению с напряжениями, полученными при первом испытании серийного рабочего колеса. На втором этапе испытаний, с пятистоечным входным аппаратом, максимальные напряжения составили 15 МПа (рис.28). В результате было получено снижение напряжений более чем в три раза, причем конструктивный предел усталости у лопаток, изготовленных с радиусом в корневом сечении, увеличился до 70 МПа.

32

Рис. 29. (Г= 10507 Гц) Голографическое опре деление трещины в лопатке.

увеличенным

Последующая эксплуатация подтвердила эффективность внедренных мероприятии.

Были также разработаны голо-графические методы выявления трещин (рис.29) в лопатках и распределение деформаций и напряжений.

В последнем случае производилась топографическая фиксация контуров рельефа поверхности лопатки и сопоставление его с картиной интерференционных полос голограммы собственных форм колеба-ний.Для определения контуров рельефа использовался иммерсионный метод. После ввода голограмм в компьютер были построены' кривые профиля передней, задней и верхней кромок лопатки (рис.3 0,а), затем вычислены и построены кривые перемещений, деформаций и напряжений (рис.30,6) вдоль этих кромок. Установлено, что погрешность вычислений не превышает 10 %.

Кроме экспериментальных методов исследования вибраций, разработаны методика и программный комплекс определения собственных частот колебаний дисков переменной толщины методом конечных элементов. Сравнение результатов расчета с аналитическими решениями А.В. Левина показало расхождение 6... 10 % для разных форм колебаний. Таким образом, разработаны экспериментальные и численные методы исследования амплитудно-частотных характеристик наиболее нагруженных деталей лопаток и дисков турбин, которые могут быть использованы для оценки прочности любых деталей агрегатов промышленной теплоэнергетики.

В седьмой главе как пример использования системного подхода к проблеме автоматизации проектирования приводится разработанный автором программный комплекс проектирования турбины ГТУ.

Процессы создания новых поколений ГТУ, а также доводки и модернизации требуют всё возрастающего объема информации об условиях напряженного и температурного состояния деталей и элементов проточной части по режимам работы, о характере течения потока в рабочем диапазоне режимов при изменении внешних условий в заданных пределах. Процесс накопления необходимой информации для различных этапов создания и доводки ГТУ состоит в синтезе экспериментальных и

I ЗЫШИЮТЩ I

I "•"Ида \ < « м» I

б)

Рис ЗО.Голографическое определение перемещений, деформаций и напряжений в колеблющейся лопатке: а) - перемещение кромок dc,cb,ba; б) - напряжения на кромках лопаток

Увеличение удельного объема расчетных работ, обеспечивающих получение достоверной информации (вместо дорогостоящих экспериментальных), является актуальным. В свете изложенного разработанный алгоритм и отлаженное программное обеспечение комплекса по проектированию турбины позволяют получить необходимую информацию о тепловом и напряженном состояниях элементов конструкции турбины, а также о газодинамике процесса с определением параметров потока в характерных сечениях проточной части. Ниже приводится описание программного комплекса по проектированию турбины с выдачей чертежей соплового аппарата, рабочей лопатки и диска. Блок-схема комплекса представлена на рис.31. В основу программного комплекса положен модифицированный расчет по струйной теории. Модификация заключается в том, что межлопаточное пространство в сопловом аппарате и рабочем колесе разбивается по высоте на ряд конических струек. Полученная система уравнений, составленных как для расчета турбины по среднему диаметру, решается численными методами. При этом для каждой струйки в процессе расчета вводится значение температуры по обобщенной эпюре температур за камерой сгорания и производится определение коэффициентов профильных потерь в турбинных решетках Затем выполняется профилирование периферийного, корневого

и среднего сечений по лемнискатам Бернулли.

Проводится расчет скоростей и газовых сил на профилях лопаток, строятся эпюры нагрузок. Полученные профили совмещаются по центрам тяжести. Для рабочих лопаток с целью уменьшения напряжений изгиба производятся выносы центров тяжести с учетом действия центробежных сил для компенсации газодинамических нагрузок по высоте пера лопатки.

По завершению профилирования выполняется проверка газодинамики на основе трехмерного конечно-элементного расчета течения вязкого сжимаемого газа и в случае необходимости производится корректировка. После расчета системы охлаждения и определения температур рабочей лопатки и диска выполняются теплопрочностные расчеты. Используя ранее полученные при газодинамических расчетах по 11 сечениям значения газовых сил а также центробежных сил в зависимости от частоты вращения и выносов центров тяжести всех сечений лопатки, проводят конечно-элементные расчеты прочности лопаток и диска. Кроме расчетов по обычным методикам, проводятся расчеты на долговечность с учетом истории нагружения рабочих лопаток и диска методом конечных элементов с адаптируемой сеткой по энергетическому варианту теории ползучести. Расчет частот и форм колебаний лопаток и диска осуществляется с введением узлов демпфирования в замковом соединении и у полок. В случае отклонения конструкции по запасам прочности включается блок оптимизации, который уточняет профилирование лопаток и диска. Полученные поверхности лопаток корректируются для обеспечения механической обработки инструментом. Выполняются проверочные расчеты характеристик на всех режимах с учетом <р и у/ и системы охлаждения. При обеспечении всех норм проводится пересчет на холодное недеформированное состояние и выпуск чертежей рабочей

Рис.31. Блок-схема автоматизированного проектирования турбины ГТУ

В противном случае включается блок оптимизации и расчет повторяется. В процессе работы пользователь может получать в диалоговом режиме необходимую графическую и числовую информацию о ранее созданных вариантах, проводить сопоставление и анализ по интересующим параметрам, исследовать возможность их оптимизации и выбирать наиболее рациональный вариант.

Для получения оперативной информации создан банк данных. Он построен в виде матрицы, строка которой содержит полную информацию о турбине данного ГТУ, а столбцы дают сведения о параметрах и геометрии ранее проектировавшихся вариантов турбин. Строка содержит код изделия, номер варианта, номер ступени, данные для выбора проточной части, данные газодинамического расчета по струйной теории (11 струек), данные профилирования сопловой лопатки, рабочей лопатки по корневому, периферийному и среднему сечениям, а также характеристики турбины. Аналогично хранится информация по тепловым и прочностным расчетам как в цифровом виде, так и в виде полей изотерм, напряженно-деформированного состояния, частот и форм колебаний. Кроме того, хранятся комплект основных чертежей данного узла, информация о результатах эксплуатации.

Программный комплекс позволяет пользователю вводить корректировки и проводить многовариантные расчеты с последующей оптимизацией. Кроме того, комплекс контролирует правильность входной информации, формирует наборы исходных данных для всех расчетных модулей, осуществляет контроль полноты исходной информации для расчетов, производит запуск расчетных модулей, выдает диагностику ошибок. В случае появления прерывания выдается сообщение об ошибках пользователя. Возможность учета при расчетах пространственной структуры потока, изменения геометрии проточной части при тепловых деформациях, характера течения в межлопаточных каналах с учетом вязкости в диапазоне ожидаемых условий эксплуатации позволяет повысить КПД турбины на 5г) г = 1,5...2 %, оптимизировать отборы воздуха на охлаждение дисков и лопаток. В работе показаны характеристики турбины двигателя ТВД-20, полученные в результате расчетов комплексом «SAPRTUR».

Рис. 32. Дроссельные характеристики Н=0, М=0, МСА, КПВ - закрыт, — исходные, с мероприятиями

На рис.32 приведены дроссельные характеристики этого двигателя, полученные при испытаниях на гидротормозном стенде. Выполненная оптимизация параметров позволила повысить выходные характеристики двигателя, уменьшить расход топлива на 3 %.Улучшилась общая экономичность на переходных режимах.

В приложении приведены новые методы автоматизированного разбиения тел произвольной области на тетраэдры и шестигранники с последующим автоматизированным измельчением в зависимости от величины градиента исследуемого параметра, а также методы оптимизации решения системы уравнений МКЭ, минимизации ширины ленты системы уравнений и другие методы повышения скорости и точности вычислений конечно-элементных расчетов, а также примеры работы графического ПК.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И ЗАКЛЮЧЕНЕИЕ

1. На основе системного анализа разработана методология автоматизации проектирования, базирующаяся на математической технологии обеспечения надежности и оптимизации систем ГТУ, которая содержит следующие комплексы: оптимизации выбора облика, модели надежности и оптимизации несущей системы, физических методов исследований и натурных экспериментов и вычислительный комплекс.

2. Разработана иерархическая система программных блоков проектирования ГТУ, в каждом блоке предусмотрены все этапы создания, оформления и экспериментальной проверки конструкторской документации.

3. Выбраны главные составляющие автоматизации проектирования: графический комплекс и банк данных. Создан графический комплекс, который обеспечивает построение любых геометрических моделей с последующим их изометрическим изображением и вращением в любом направлении, получением любых сечений и вырезов, состыковкой с ранее разработанными узлами, заданием граничных условий, автоматическим разбиением на конечные элементы, простановкой размеров и полным оформлением чертежа по ЕСКД. Все действия конструктор выполняет с помощью манипулятора «мышь».

4. Создан электронный архив, построенный на основе декомпозиции объекта проектирования по конструктивным и функциональным признакам, а также декомпозиции по процессам, протекающим при функционировании объекта. Электронный архив создан с учетом психологии конструктора-проектировщика в виде трехмерной матрицы с хранением однотипной информации в столбцах и строчках. Архив изображен в виде куба - при нажатии курсором на любую ячейку куба появляется окно, раскрывающее содержание ячейки с графами выбора нужной информации.

5. Для апробации предложенной методологии проектирования ГТУ создан программный комплекс проектирования узла турбины. Комплекс содержит графический блок, архив, расчет газодинамических параметров и нагрузок, расчет долговечности лопаток и дисков турбин с учетом истории нагружения, ра-

ботающих в состоянии ползучести, расчет температурных полей, деформаций и напряжений, расчет частот и форм колебаний, расчет характеристик турбины. Данный комплекс внедрен в Омском моторостроительном конструкторском бюро.

6. Не менее важной является разработка математической модели и ПК по расчетам камеры сгорания ГТУ. Математическая модель газовой динамики и тепломассопереноса с горением в трехмерной постановке пригодна не только для моделирования процессов в камере сгорания ГТУ, но и для парогазовой установки и других подобных объектов при соответствующей доработке граничных условий.

7. Выполнены экспериментальные исследования характеристик ползучести жаропрочных сплавов ВЖЛ12У и ЖС6У в области рабочих температур, получены аппроксимирующие функции параметров ползучести в исследованном температурно-временном диапазоне. Разработана методика трехмерного моделирования напряженно-деформированного состояния с учетом разносопротивляемости материала в зависимости от вида деформации, действующих нагрузок и температур во времени. Приведены результаты расчета диска турбины и стендовых испытаний его до разрушения, полученные значения отличаются менее чем на 4 %.

8. Показано, как на основе разработанной новой методики исследования причин разрушения лопаток турбин производится отстройка от опасных резонансных частот и ликвидация отрыва лопаток в эксплуатации.

9. Разработана методика и выполнены экспериментальные исследования по измерению диаметров капель топлива во взвешенном состоянии при истечении струи из вращающейся форсунки, что имеет важное значение для определения характера сгорания в камере ГТУ.

10. Исследованы форма струи и расположение точки распыла топлива при истечении из вращающейся форсунки в зависимости от частоты вращения, расхода топлива и диаметра форсунки. Получены экспериментальные зависимости траектории струи и точки распыла топлива, что позволяет прогнозировать расположение очага горения в камере ГТУ.

11. Разработана технология и конструкция датчиков ИМТК минимальных размеров и способа определения коэффициентов теплоотдачи. Проведены экспериментальные исследования определения температур и коэффициентов теплоотдачи лопаток и дисков турбин, а также деталей цилиндропоршневой группы двигателя внутреннего сгорания. Показано, что коэффициенты теплоотдачи имеют разное значение на поверхности одной детали в зависимости от окружающей среды и формы поверхности.

12. Разработана математическая модель и ПК для расчетов стационарных и нестационарных температурных полей деталей сложной конфигурации. Экспериментальная проверка выполненных расчетов температурных полей деталей ГТУ и двигателя внутреннего сгорания показала, что погрешности расчетов не превосходят 5 %. Это позволяет при проектировании определять деформации и напряженно-деформированное состояние деталей в процессе эксплуатации.

13. Практическая проверка результатов расчетов по представленным комплексам с последующим внедрением в производство подтверждает достоверность разработанных методов автоматизации проектирования ГТУ.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Холмянский И. А. О трехмерном моделировании рабочего процесса ДВС // Проблемы энергетики. -2003. - №9-10. -С.86 - 97.

2. Холмянский И. А., Костогрыз В. Г. Экспериментальные исследования частотных характеристик лопаток и дисков турбин и методы отстройки от резонансных колебаний вызывающих разрушение // Конверсия в машиностроении. -2003. -№6. -С.46-52.

3. Холмянский И.А. О горении топлива в камерах сгорания газотурбинного двигателя с вращающейся форсункой // Физика горения и взрыва. -2004. -Т.40.-№4. -С.54-59.

4. Холмянский И. А., Костогрыз В. Г. К вопросу автоматизированного проектирования турбины ГТД. // Авиационная техника. -№3, —2004, —С.63-66

5. Холмянский И. А. Измерение и анализ температурных полей и коэффициентов теплоотдачи в деталях ГТД и ДВС // Конверсия в машиностроении. ~2003.-№2.-С.40-44.

6. A. Kholmyanskii Investigation of Fuel-Drop Spraying by a Rotating Injector of a Gas-Turbine Engine // Combustion, Explosion and Shock Waves, Vol. 38, No. 5, pp 547-551,2002.

7. Холмянский И. А. Исследование распыла капель топлива вращающейся форсункой газотурбинного двигателя // Физика горения и взрыва. -2002.. -т.38.-№5. -С.65-69.

8. Холмянский И. А. Исследование ползучести жаропрочных сплавов и методика расчета долговечности дисков турбин // Авиационная техника. -№3. -2003.-С.39-42.

9. Холмянский И. А. Генерация объемной многосвязной сетки с использованием восьмиузловых конечных элементов // Международная конференция «Вычислительные технологии и математические модели в науке, технике и образовании» ВТММ-2002 СО РАН, КазНУ: Сб. научн. трудов 4.4. -С.226-233.

10. Холмянский И. А. Методы генерации объемной конечно-элементной сетки на основе тетраэдров для расчетов МКЭ // Международная конференция «Вычислительные технологии и математические модели в науке, технике и образовании» ВТММ-2002 СО РАН, КазНУ: Сб. научн. трудов 4.4. -€.248-252.

11. Холмянский. И. А. Оптимизация определения газодинамических параметров и нагрузок в турбине по струйной теории на основе применения численных методов.// Омский научный вестник. -Вып. 17. -Омск 2001. -С.87-90.

12. Холмянский И. А. Трехмерное моделирование на ЭВМ рабочего процесса дизеля. // Международная научно-практическая конференция «Проблемы развития автомобилестроения в России». - Тольятти, 1997. -С.35-36.

13. Холмянский И.А. Измерение и анализ температурных полей и коэффициентов теплоотдачи в деталях ДВС // Двигателестроение. -№ 2. -2003. -С.26-30.

14. Холмянский И.А. Расчет и построение температурных полей по результатам измерения датчиками ИМТК // Двигателестроение. -№ 2. -2004. -С.28-40.

15. А.с. №1362189 Камера сгорания газотурбинного двигателя /И. А. Холмянский, В. С. Пащенко.

16. Исследование напряженно-деформированного состояния элементов ГТД методом конечных элементов / Холмянский И. А., Радченко В. А., Медведева Л. А., Вигант В. С, Горынин Л. Г. // Проблемы прочности. - Киев. -1987. -деп. в ВИНИТИ, 05.05.87, №3170-В87.

17. А.с. №1274420 Ротационная форсунка /И. А. Холмянский, В. С. Па-щенко.-1986.

18. Исследование колебаний лопаток, вызываемых аэродинамическим срывом потока / Холмянский И. А., Березин В. Д., Головко Т. И., Пронин С. Д. // Сб. «Аэроупругость лопаток турбомашин». -Труды ЦИАМ, 1127. -М. -1985. -ВЫП.З.-С.176-182.

19. Холмянский И. А., Пащенко В. С. Экспериментальные исследования характеристик камер сгорания с вращающимися форсунками // Вибрационная прочность и надежность двигателей и систем летательных аппаратов. -Сборник научн.трудов. -Куйбышев: КуАИ, 1984. -С. 131-145.

20. Холмянский И. А., Ланина Н. В. Расчет собственных колебаний осе-симметричных дисков // Проектирование и доводка авиационных газотурбинных двигателей. - Сборник научн. трудов. -Куйбышев: КуАИ, 1983. -С.140-145.

21. Холмянский И. А., Пащенко В. С. Особенности конструкций и доводки камер сгорания с вращающейся форсункой//Вибрационная прочность и надежность двигателей и систем летательных аппаратов. -Сборник научн. трудов. -Куйбышев.-КуАИ.-1983.-С.1ОО-111.

22. Холмянский И. А., Файзулин Р. Т. Об одном эффективном способе решения системы уравнений, полученных МКЭ // Сиб. автом.-дор. институт. -Омск., 1983. - Деп. в ВИНИТИ 19.04.83, №2075-83.

23. Исследование нестационарных температурных полей тел вращения МКЭ / Холмянский И. А., Горынин Л. Г.. Радзивиловский В. И. // Проблемы прочности. -№9. -Киев. -1983. -С.37-39.

24. Расчет замковых соединений лопаток газотурбинных двигателей методом конечных элементов / Холмянский И. А., Вигант В. С, Радченко В. А. // Вибрационная прочность и надежность двигателей и систем летательных аппаратов: Межвузовский сб. научных трудов.-Куйбышев: КуАИ, 1982. -С.40-47.

25. Холмянский И. А., Тыркова Н. П, Автоматическое разбиение некоторых трехмерных областей на конечные элементы // Проблемы прочности. -№7. -Киев.-1982. -С.60-61.

26. Холмянский И. А., Сакович А. И. Минимизация ширины ленты системы уравнений в методы конечных элементов // Проблемы прочности. -№1. -Киев.-1981.-С. 120-122.

27. Холмянский И. А., Миронов В. И., Исследование уплотнений компрессоров и турбин транспортных ГТД // Вибрационная прочность и надеж-

ность двигателей летательных аппаратов. - Межвузовский сб. научн. трудов. -Вып-7.-КуАИ. -Куйбышев. -1980. -С. 108-114.

28. Исследование напряженного состояния дисков турбомашин с асимметричным ободом / Холмянский И. А., Горынин Л. Г., Гребелюк Е. М., Сако-вич А. И. // Проблемы прочности. -№7. -Киев. -1980. -С.98-100.

29. Исследование стационарных температурных полей тел вращения сложной формы методом конечных элементов / Холмянский И. А., Л. Г. Горы-нин, В. И. Радзивиловский. // Транспортные газотурбинные двигатели. -Межвузовский сб. трудов под. ред. Я. С. Спу.ндэ. -М.: МАМИ, 1980. -С.242-249.

30. Ах. №647483 И.А. Холмянский, Н.Л.Губайдуллин, Л.Я. Ушеренко // Бюл. №6,15.02.79.

31. Методы технической диагностики / Холмянский И. А., Андреев В. И., Русаков В. П. // Ресурс и надежность ГТД.-ЦИАМ. Вып. IX, 1977.

32. А.с. №213479.-1969 /И. А. Холмянский, Г. М. Потехин, В.И.Миронов.

33. А.с. №32079. -1969.

34. А.с. №40021.-1967.

35. А.с. №29399. -1965.

Подписано к печати 19.11.2004 Формат 60x90 1/16. Бумага писчая Оперативный способ печати Уч. -изд. л. 2,5. Тираж 120 экз. Заказ № 115

Отпечатано в ПЦ издательства СибАДИ 644099, Омск, ул. П. Некрасова, 10

»2 633 2

ВВЕДЕНИЕ.

Глава I Методология автоматизации проектирования газотурбинных установок.

1.1 Состояние вопроса.

1.2 Методология САПР для ГТУ и задачи по ее разработке.

Глава 2. Разработка системы оптимизации газодинамических расчетов узла турбины. Разработка конечно-элементных моделей газодинамики в межлопаточных каналах турбины.

2.1. Оптимизация газодинамических расчетов по струйной теории.

2.2 .Газодинамический расчет межлопаточной зоны соплового аппарата методом конечных элементов.

2.3. Моделирование трехмерного дозвукового потенциального течения сжимаемого газа в межлопаточном канале неподвижной решетки.

2.4. Моделирование трансзвукового обтекания профилей.

ГЛАВА 3. Экспериментальные исследования ползучести жаропрочных сплавов и моделирование долговечности дисков турбин с учетом вида деформаций и истории нагружения. Конечно-элементные исследования напряженно-деформированного состояния деталей ГТУ.

3.1. Экспериментальное исследование жаропрочных сталей ВЖЛ12У и ЖС6У.

3.2. Математическая модель и результаты расчетов долговечности диска

ГТУ с учетом истории нагружения.

3.3.Численное моделирование напряженно-деформированного состояния деталей ГТУ методом конечных элементов.

3.4. Экспериментальная проверка программного комплекса конечноэлементного расчета напряженно-деформированного состояния.

ГЛАВА 4. Экспериментальные исследования и численное моделирование температурных полей, деформаций и напряжений в деталях тепловых двигателей.

4.1 .Экспериментальные исследования температурных полей и коэффициентов теплоотдачи.

4.2.0пределение коэффициентов теплоотдачи датчиками ИМТК.

4.3.Численное моделирование объемных температурных полей деталей.

4.4. Теоретическое определение коэффициентов теплоотдачи новых изделий ГТУ.

4.5. Расчет нестационарного температурного поля деталей ГТУ.

Глава 5. Экспериментальные исследования и сопоставительный анализ камер сгорания ГТУ.

5.1. Экспериментальные исследования камер сгорания ГТУ.

5.2. Исследование дисперсности распыла и факела струи топлива.

5.3. Трехмерное моделирование рабочего процесса в камере сгорания ГТУ.

5.4. Трехмерное моделирование рабочего процесса поршневых двигателей.

Глава 6 Экспериментальные исследования частотных характеристик лопаток и дисков турбин и методы отстройки от резонансных разрушений. Исследование уплотнений газовоздушных трактов ГТУ.

6.1 Общая методология исследования причин разрушения лопаток ГТУ.

6.2 Исследование причин вибрационного разрушения лопаток ГТУ.

6.3. Определение трещин в лопатках голографическим методом.

6.4.Исследование напряженно-деформированного состояния лопаток турбины голографическим методом при резонансных колебаниях.

6.5. Расчет собственных колебаний осесимметричных дисков 262 переменной толщины методом конечных элементов

6.6. Исследование уплотнений газовоздушных трактов ГТУ.

Глава 7 .Программный комплекс автоматизированного проектирования турбины ГТУ.

7.1. Общая структура программного комплекса.

7.2. Программный комплекс расчета характеристик.27Г*

7.3. Особенности эксплуатации программного комплекса и результаты

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ.288

ПРИЛОЖЕНИЕ

Приложение 1. Методы совершенствования конечно-элементных расчетов.291

Приложение 2. Акт внедрения разработок.337

ЛИТЕРАТУРА.338

Введение

При переходе к рыночной экономике отечественное машиностроение оказалось неподготовленным к возросшим экономическим и экологическим требованиям по эффективному оборудованию, в частности к выпуску высокоэкономичных экологически чистых ГТУ. Длительное отсутствие необходимых вводов в действие энергетических мощностей привело к тому, что на электростанциях России, находящихся к началу 2002 г. в эксплуатации, износ основных производственных фондов составил 52 % , а к 2015 г. выработает парковый ресурс оборудование суммарной мощностью 112 млн кВт, что составит 62 % его общей установленной мощности. По оценке научно-технического совета РАО «ЕЭС России» стратегическим направлением в решении проблемы электроэнергетики и теплоэнергетики России на ближайшие 30 лет должно стать создание новейших газотурбинных и парогазовых установок (ГТУ и ПГУ) отечественного производства, по следующим причинам:

Во - первых, газотурбинные установки имеют низкую стоимость установленной мощности 250 - 500 долл/кВт, что существенно дешевле обычных ТЭС устанавливаемых в РФ ( 1600 долл/кВт ),а для крупных КЭС дешевле в 3 — 6 раз и АЭС в 8 - 12 раз.

Во - вторых, ГТУ имеют невысокую себестоимость получаемой энергии 20 — 25 коп/ ( кВт ч ) электрической и 140 - 150 руб/кВт - тепловой.

В — третьих, значительно сокращаются сроки строительства.

В — четвертых, резко сокращаются вредные выбросы окислов азота NOx, углекислого газа. Таким образом, по техническим и экономическим показателям альтернативы ГТУ сегодня нет [36,105,114].

С другой стороны, лидирующее направление в области проектирования новых сложных объектов, таких как самолеты, корабли, ракеты и другие сложные изделия занимает автоматизация проектирования (САПР), которая позволяет в 2 раза ускорить разработку новой техники [117].

Традиционные методы проектирования и расчетов не достаточно обеспечивают полное соответствие условиям эксплуатации, ограничивают применение методов оптимизации и способов повышения надежности. При определении долговечности деталей не учитывается одновременное действие тепловых и силовых факторов с учетом предыдущей истории нагружения.

При расчете камер сгорания применяется одномерная теория теплопереноса[40,51,57,75,150], которая не подходит для многих камер сгорания ГТУ. Внедрение методов объемного геометрического конструирования и численного трехмерного моделирования протекающих процессов в ГТУ позволяют на этапе автоматизированного проектирования наиболее полно учитывать условия эксплуатации, оптимизировать конструкцию, обеспечивая долговечность и высокие параметры процессов, резко сокращать сроки проектирования и уменьшать экономические затраты на создание новых изделий. Все это подтверждает актуальность рассматриваемой проблемы.

Объектом исследования являются — основные процессы функционирования ГТУ, процессы газовой динамики, процессы теплопередачи и теплопереноса, долговечности лопаток и дисков турбин изготовленных из жаропрочных сталей ВЖЛ12У и ЖС6К, рабочих процессов в камерах сгорания ГТУ; математических моделей этих процессов, методов трехмерного моделирования этих процессов и оптимизации в программных комплексах, а также сопоставление и анализ экспериментальных исследований этих процессов.

Цель диссертационной работы - разработка новых аспектов совершенствования автоматизированного проектирования изделий промышленной теплоэнергетики, а также разработка математических моделей и программных комплексов моделирования основных процессов функционирования ГТУ.

Методологической базой исследования является разработанная методология автоматизации проектирования ГТУ промышленной теплоэнергетики на основе системного анализа и методов прогнозирования направлений развития ГТУ, теории надежности и оптимизации процессов, систем программирования для персональных компьютеров.

Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждается методологической базой исследований, основанной на фундаментальных теоретических положениях механики твердого тела, жидкости и газа; соблюдением основных принципов физического и математического моделирования, достаточным объемом экспериментальных исследований, полученных применением современных приборов и оборудования, обеспечивающих требуемую точность и надежность результатов измерений; адекватностью результатов вычислений и экспериментальных исследований выполненных в заводских условиях по стандартным методикам.

Научная новизна:

1. Разработана новая концепция решения проблемы автоматизации проектирования ГТУ, отличающаяся тем, что она объединяет конструирование с трехмерным моделированием всех процессов, воздействующих на изделие в эксплуатации, и обеспечивает хранение, сопоставление и системный анализ вновь разработанных и ранее созданных конструкций с последующей оптимизацией геометрии и параметров ГТУ с целью повышения экономической эффективности.

2. Предложена новая концепция декомпозиции ГТУ по основным процессам функционирования и элементам конструкции с последующим использованием единого математического аппарата метода конечных элементов для моделирования всех основных процессов и жизненного цикла объекта проектирования.

3. Найдены методы экспериментального определения нескольких местных коэффициентов теплоотдачи (на одной поверхности) и расчетов по ним трехмерных стационарных и нестационарных температурных полей деталей ГТУ.

4. Осуществлен и реализован метод экспериментальных голографических исследований области распыла топлива вращающейся форсункой ГТУ и определения его дисперсности.

5. Разработаны методики и программные комплексы (ПК) моделирования рабочих процессов ГТУ и поршневых двигателей. Выполнены новые экспериментальные исследования камер сгорания ГТУ с вращающейся форсункой и проведен сопоставительный анализ с традиционными камерами сгорания.

6. Создан программный комплекс автоматизации проектирования турбины ГТУ с оптимизацией основных параметров на основе трехмерного моделирования течения газа в межлопаточных каналах и теплопрочностных расчетов основных деталей.

7. Предложена методика определения напряженно-деформированного состояния (НДС) при резонансных колебаниях лопаток и дисков ГТУ и определения амплитудно-частотных характеристик с учетом демпфирования в узлах крепления, а также методы определения причин возникновения резонансных колебаний и рекомендации по их устранению.

8. Разработана методика и ПК расчета долговечности деталей с учетом истории нагружения при длительной эксплуатации на основе энергетического варианта теории ползучести; выполнены экспериментальные исследования ползучести жаропрочных сталей и долговечности диска ГТУ.

Практическая значимость работы состоит в совершенствовании автоматизации проектирования за счет внедрения системного анализа конструкций ГТУ на основе применение трехмерного моделирования газодинамики, тепломассопереноса, рабочих процессов и долговечности основных деталей ГТУ, а также систем моделирования надежности и оптимизации, вычислительного комплекса и особого электронного архива, сосредоточившего всю графическую информацию, результаты экспериментальных исследований и опыт промышленной эксплуатации в сочетании с системами анализа прошлого опыта, и возможностями прогнозирования перспективных направлений развития конструкций агрегатов и оборудования теплоэнергетики.

Диссертационная работа выполнялась по комплексной программе МИНВУЗА РСФСР «Надежность конструкций» 1988-1989 гг., а также по грантам фундаментальных исследований Миннауки РФ в области транспортных наук (тема 95-4.2-48.1995-1996 гг.).

Личный вклад автора в решение проблемы заключается в формулировании общей идеи, цели работы; в выполнении теоретических и основной части экспериментальных исследований и разработке новых методов их проведения; в анализе и обобщении результатов; в руководстве и непосредственном участии в создании программных комплексов по моделированию основных процессов ГТУ и других агрегатов теплоэнергетики.

Автор защищает совокупность положений, на базе которых разработаны основные научные направления развития автоматизации проектирования, методологию решения этой проблемы, математические модели и программные комплексы трехмерного вычисления процессов газодинамики, теплопереноса, теплопередачи и долговечности деталей ГТУ, а также новые экспериментальные методы исследования этих процессов.

Реализация результатов исследования осуществлена на основе внедрения в промышленность следующих решений прикладных задач и рекомендаций:

1. На основе выполненных исследований и разработанных мероприятий ликвидированы поломки лопаток турбохолодильника предприятия «Теплообменник»

2. Внедрен программный комплекс автоматизированного проектирования турбины в Омском моторостроительном конструкторском бюро (ОМКБ), в результате использования которого улучшены эксплуатационные характеристики ТВД-20 и ТВД-10Б и снижен расход топлива на 3%.

3. Разработаны новый способ определения коэффициента теплоотдачи с помощью датчиков ИМТК и программный комплекс определения объемных температурных полей, деформаций и напряжений деталей сложной формы ГТУ и поршневых двигателей, которые внедрены в ОМКБ и АЗЛК.

4. По результатам газодинамических расчетов направляющего патрубка и соплового аппарата турбины изменены углы атаки лопаток и повышен КПД турбонагнетателя СКБ «Турбина».

Научные результаты исследований также реализованы в виде 30 статей опубликованных во всероссийских и академических журналах «Авиационная техника», «Промышленная энергетика», «Двигателестроение», «Физика горения и взрыва», «Вычислительные технологии», «Конверсия в машиностроении», «Проблемы прочности» и других, а также в 7 авторских свидетельствах [160,161,162,163,164,182,187],большинство которых внедрено в производство.

Апробация работы. Отдельные результаты работы докладывались на следующих Всесоюзных научных конференциях и совещаниях: Второй всесоюзной конференции «Ползучесть в конструкциях» (АН СССР, СО АН СССР Новосибирск 1984 г.), ХХП Всесоюзном совещании по проблемам прочности двигателей (АН СССР, ЦИАМ, Москва 1988 г.), конференции: «Современные проблемы механики и управления в машиностроении» (ВЦ СО АН СССР, г. Иркутск 1988 г.), 9-ой Всесоюзной конференции по аэроупругости турбомашин (СО АН СССР, г. Новосибирск 1983 г.); конференциях «Вибрационная прочность и надежность двигателей и систем летательных аппаратов» (г. Куйбышев КуАИ 1983 г.); «Проектирование и доводка авиационных двигателей» (г. Куйбышев КуАИ 1982 г.). «Вибрационная прочность и надежность двигателей и систем летательных аппаратов» (конференция, г. Куйбышев КуАИ 1984 г.); ХХП Всесоюзной научно-технической конференции «Конструкционная прочность двигателей» (Научный совет АН СССР по проблемам «Надежность и ресурс в машиностроении» Куйбышев 1990); ХХП Всесоюзной научно-технической конференции по конструкционной прочности двигателей (Самара, 1991 г.), Международной научно-практической конференции «Город и транспорт» (г.Омск СибАДИ, 1996г.), Международной научно-практической конференции «Проблемы развития автомобилестроения в России», г.Тольяти, 1997г., II Международной научно-технической конференции «Динамика систем, машин и механизмов» Омск, ОмГТУ,1997; Технологический конгресс « Современные технологии при создании продукции военного и гражданского назначения» Омск, ОмГТУ, СО РАН, 2001; Международная конференция «Вычислительные технологии и математические модели в науке, технике и образовании» Новосибирск-Алма-Аты, СО РАН, КазНУ,2002.

Публикации. По материалам диссертации опубликованы 35 статей.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, семи глав, общих выводов, списка литературы и приложений. Результаты исследований изложены на 290 страницах основного текста, включающего 228 рисунка, 36 таблицы, библиографию из 244 названий, приложение на 48 страницах.

Общие выводы и заключение

1. На основе системного анализа разработана методология автоматизированного проектирования, базирующаяся на обеспечении надежности и оптимизации систем ГТУ, которая содержит следующие комплексы выбора облика, модели надежности и оптимизации несущей системы, физических методов исследований и натурных экспериментов и вычислительный комплекс.

2. Разработана иерархическая система программных блоков проектирования ГТУ, в каждом блоке предусмотрены все этапы создания и оформления конструкторской документации.

3. Выбраны главные составляющие автоматизированного проектирования: графический комплекс, банк данных и электронный архив. Создан графический комплекс, который обеспечивает построение любых геометрических моделей с последующим их изометрическим изображением и вращением в любом направлении, получением любых сечений и вырезов, состыковкой с ранее разработанными узлами, заданием граничных условий, автоматическим разбиением на конечные элементы, простановкой размеров и полным оформлением чертежа по ЕСКД. Все действия конструктор выполняет с помощью манипулятора «мышь».

4. Создан электронный архив, построенный на основе декомпозиции объекта проектирования по конструктивным и функциональным признакам, а также декомпозиции по процессам, протекающим при функционировании объекта. Банк данных построен с учетом психологии конструктора-проектировщика в виде трехмерной матрицы с хранением информации в векторной форме. Он изображен в виде куба: при нажатии курсором на любую ячейку куба появляется окно, раскрывающее содержание ячейки с графами выбора нужной информации.

5. Для апробации предложенной методологии и иерархической системы проектирования ГТУ создан ПК проектирования узла турбины. Комплекс содержит: графический блок, банк данных; расчеты газодинамических параметров и нагрузок, долговечности лопаток и дисков турбин с учетом истории нагружения, работающих в состоянии ползучести, температурных полей, деформаций и напряжений, частот и форм колебаний, характеристик турбины. Данный комплекс внедрен в Омском моторостроительном конструкторском бюро. Получено снижение расхода топлива на 3%.

6. Вторым примером применения методологии проектирования является разработка математической модели и ПК по расчетам камеры сгорания ГТУ. Математическая модель газовой динамики и тепломассопереноса с горением в трехмерной постановке пригодна не только для моделирования процессов в камере сгорания ГТУ, но и для других подобных объектов при соответствующей доработке граничных условий. Погрешность вычислений не превышает 6% по сравнению с результатами стендовых испытаний.

7. Выполнены экспериментальные исследования характеристик ползучести жаропрочных сплавов ВЖЛ12У и ЖС6У в области рабочих температур, получены аппроксимирующие функции параметров ползучести в исследованном температурно-временном диапазоне. Разработана методика трехмерного моделирования напряженно-деформированного состояния с учетом разносопротивляемости материала в зависимости от вида деформации, действующих нагрузок и температур во времени. Приведены результаты расчета диска турбины и стендовых испытаний его до разрушения, полученные значения отличаются менее чем на 4 %.

8. Показано, что разработанные мероприятия на основе новой методики исследования причин разрушения лопаток турбин, ликвидировали опасные резонансные частоты и отрыв лопаток в эксплуатации; конструктивный предел усталости лопатки увеличен в 3,3 раза.

9. Разработана методика и выполнены экспериментальные исследования по измерению диаметров капель топлива во взвешенном состоянии при истечении струи из вращающейся форсунки голографическим способом, что имеет важное значение для определения характера сгорания в камере ГТУ.

10. Исследованы форма струи и расположение точки распыла топлива при истечении из вращающейся форсунки в зависимости от частоты вращения, расхода топлива и диаметра форсунки. Получены экспериментальные зависимости траектории струи и точки распыла топлива, что позволяет прогнозировать расположение очага горения в камере ГТУ.

11. Разработаны технология и конструкция датчиков ИМТК минимальных размеров и способ определения коэффициентов теплоотдачи. Проведены экспериментальные исследования определения температур и коэффициентов теплоотдачи лопаток и дисков турбин, а также деталей цилиндропоршневой группы двигателя внутреннего сгорания. Показано, что коэффициенты теплоотдачи имеют разное значение на поверхности одной детали в зависимости от окружающей среды и формы поверхности.

12. Разработаны математическая модель и ПК для расчетов стационарных и нестационарных температурных полей деталей сложной конфигурации. Экспериментальная проверка выполненных расчетов температурных полей деталей ГТУ и двигателя внутреннего сгорания показала, что погрешности расчетов не превосходят 5 %. Это позволяет при проектировании определять деформации и напряженно-деформированное состояние деталей в процессе эксплуатации.

13. Практическая проверка результатов расчетов по разработанным комплексам с последующим внедрением в производство подтверждает достоверность разработанных методов автоматизации проектирования ГТУ, что подтверждает акт внедрения.

1. Абианц В.Х. Теория авиационных газовых турбин. М.: Машиностроение, 1979. -246 с.

2. Автоматизация поискового конструирования (искусственный интеллект в машинном проектировании) / А.И. Половинкин, Н.К. Бобков, Г.Я. Буш и др. М.: Радио и связь, 1981. - 344 с.

3. Автоматизация проектирования авиационных конструкций на базе МКЭ. САПР РИПАК / В.А. Комаров, В.П. Пересветкин и др.: КуАИ. -Куйбышев, 1974. -147 с. Деп. в ВИНИТИ 23.05. 84, № 3709-84.

4. Автоматизация проектирования: Сб. ст./ Под общ. ред. В.А. Трапездникова.-М.: Машиностроение, 1986. Вып. 1 302 с.

5. Аналитическое и машинное проектирование автоматизированных систем испытаний авиационных двигателей /Ю.В.Кожевников, B.C. Моисеев, Ю.В. Мелузов, А.Х. Хайрулмен. -М.: Машиностроение, 1980.-272 с.

6. Антонцев С.П., Кажихов А.В., Монахов В.Н. Краевые задачи механики неоднородных жидкостей.'-Новосибирск: Наука, 1983. -319 с.

7. Аронов Б.М. Автоматизация конструирования лопаток авиационных турбомашин. -М.: Машиностроение, 1978. 168 с.

8. Бабаков И.М. Теория колебаний. М.: Наука, 1965. - 560 с.

9. Баженов В.Н., Мишин В.П., Осин М.И. Автоматизированный синтез структуры летательных аппаратов: Тр. одиннадцатых чтений К.Э. Циолковского. Калуга, 1978. - С. 12-24.

10. Барский А.Б. Параллельные процессы в вычислительных системах. Планирование и организация. М.: Радио и связь, 1980. -286 с.

11. Бате К., Вильсон Е. Численные методы анализа и метод конечных элементов: Пер. с англ. -М.: Стройиздат, 1982. -447 с.

12. Батищев Д.И. Методы оптимального проектирования. М.: Радио и связь, 1984.- 248 с.

13. Беляев Н.М., Рядно А.А. Методы теории теплопроводности. -М.: Высшая школа, 1982. Т. 1. -326 е.; Т. 2. - 304 с.

14. Березин И.С., Жидков Н.П. Методы вычислений: В 2 т. М.: Физ. мат. гиз., 1960, -Т. 2. - 620 с.

15. Бирюк В.И., Липин Е.К., Фролов В.М. Методы проектирования конструкций самолетов. -М.: Машиностроение, 1977. -232 с.

16. Боллхауз У.Ф. Некоторые новейшие достижения в численномисследовании трансзвуковых течений // Численные методы в динамике жидкостей.-М.: Мир, 1981. -Гл. 3. -С. 152-239.

17. Брэдшоу П. Введение в турбулентность и се измерение. М.: Мир, 1974.-278 с.

18. Бутусов М.М., Ушаков М.Н. О применении схем с боковым опорным пучком для голографического исследования частиц малого размера. // Квантовая электроника. 1972. - №6. - С. 37- 43.

19. Вайтхед Д.С., Ньютон С.Г. Конечно-элементный метод решения задачи трансзвукового обтекания решетки профилей // Int. Y. Num. Meth. In• . Fluids.-1985. Vol. 5.-P. 115-132.

20. Вейбулл В. Усталостные испытания и анализ их результатов. М.: Машиностроение, 1964. - 274 с.

21. Вест Ч. Голографическая интерферометрия: Пер. с англ. М.: Мир, 1982.-504 с.

22. Вибе И.И. Новое в рабочем цикле двигателей. М.: Машгиз, 1962.

23. Вольмир А.С. Оболочки в потоке жидкости и газа. Задача гидроупругости. -М.: Наука: Физматгиз, 1979. -320 с.

24. Вязгин В.А., Федоров В.В. Математические методыавтоматизированного проектирования. М.: Высш. шк., 1989. - 181 с.

25. Гиневский А.С. Теория турбулентных струй и следов. Интегральные методы расчета. М.: Машиностроение, 1969. - 400 с.• 27. Гинсбург В.М., Степанов Б.М. Голографические измерения. -М.: Радио и связь, 1981. -296 с.

26. Б.В. Горев, В.В. Рубанов, О.В. Соснин. О ползучести материалов с разными свойствами при растяжении и сжатии // Проблемы прочности. — 1979.-№7.-с. 62-67.

27. Дейч Р.С. Источники вибрационных возмущений в турбокомпрессорах, двигателях внутреннего сгорания.-М.: Машиностроение, 1965.-490 с.

28. Деклу Ж. Метод конечных элементов. М.: Мир, 1976. - 95 с.ф 31. Джеймсон А., Мэвриплис Д.Дж. Метод конечных объемов дляинтегрирования двумерных уравнений Эйлера на сетках с треугольными ячейками // Аэрокосмическая техника. 1987. -№1. -С. 56-57.

29. Дизели с воздушным охлаждением Владимирского тракторного завода/ В.В.Эфрос, Н.Г. Ерохин, Р.И. Кульчицкий и др. М.: Машиностроение, 1976. - 277 с.

30. Дитрих Я. Проектирование и конструирование. Системный подход. М.: Мир, 1986. - 454 с.

31. Додонов С.Б. Принципы построения проблемно-ориентированных• САПР в машиностроении // Кибернетика. 1981. — №1- С. 55-59.

32. Дыбан Е.М., Мазур А.Н. Конвективный теплообмен при струйном обтекании тел. Киев: Наук, думка, 1982. -302 с.

33. Дьяков А.Ф. Перспективы использования ГТУ и ПГУ в российской энергетике России // Энергетик. -2003. -№2. -С.4-10.

34. Егер С.М., Лисейцев Н.К., Самойлович О.С. Основы автоматизированного проектирования самолетов. М.: Машиностроение, 1988.-232 с.• 38. Жуковский М.И. Аэродинамический расчет потоков в осевых турбомашинах. Л.: Машиностроение, 1967. -287 с.

35. Зенкевич О. Метод конечных элементов в технике: Пер. с англ. -М.: Мир, 1975.-541 с.

36. Зуев B.C., Скубачевский JI.C. Камеры сгорания воздушно-реактивных двигателей. -М.: Оборонгиз, 1958. -214.

37. Зысина-Моложен JI.M., Зысин J1.B., Поляков М.П. Теплообмен в турбомашинах. Д.: Машиностроение, 1974. - 335 с.

38. Измерение температуры деталей поршня быстроходного двигателя с помощью кристаллического измерителя температур / Ю.М. Иванов, В.А. Коваленко и др. // Проблемы прочности. -1985. №2. - С.45-46.

39. Иевлев В.М. Турбулентное движение высокотемпературных сред. -М.: Наука, 1975.-256 с.

40. Исаченко В.П., Осипова В.А., Сукомел А.С. Теплопередача. М.: Энергоиздат, 1981. -417 с.

41. Исследование дисперсно-кольцевых потоков методами голографии / И.Т. Аладьев, В.М. Гинзбург, Б.М. Степанов и др. // Теплоэнергетика. 1971-№8. - С. 25-28.

42. Камель Х.А., Эйзенштейн Г.К. Автоматическое построение сетки в двух- и трехмерных составных областях // Расчет пространственных конструкций с использованием ЭВМ: Сб. статей: Пер. с англ. Л.: Судостроение, 1974. - Т. 2. -С. 21-35.

43. Канторович Л.Н., Акилов Г.П. Функциональный анализ. 2-е изд. перераб. И доп. -М.: Наука, 1977. -741 с.

44. Карпухин А.В., Николенко В.А. Измерение температур с помощью облученных кристаллов. М.: Атомиздат, 1971. - 123 с.

45. Кашин Г.М., Пшеничников Г.И., Флеров Ю.А. Методы автоматизированного проектирования самолета. М.: Машиностроение, 1979.- 165 с.

46. Кириллов И. И. Газовые турбины и газотурбинные установки. Учеб. пособие в 2-х т. М.: Машгиз, -1956. - Т. 1. Газовые турбины и компрессоры. —434 е., Т.2. Газотурбинные установки -318 с.

47. Ковалевский М.М. Стационарные ГТУ открытого цикла: Введение в проектирование М.: Машиностроение, 1979. - 262 с.

48. Ковпак В.И. К методике оценки и прогнозирования ползучести металлических материалов // Проблемы прочности. -1981. -№6, -С. 38-45.

49. Кондратенко В.Я., Самойлов В.Д. Автоматизация моделирования сложных теплоэнергетических установок Киев: Наукова думка, 1987.-183 с.

50. Коннор Дж., Бреббиа К. Метод конечных элементов в механике жидкости. -JI.: Судостроение, 1979. 184 с.

51. Копелев С.З., Тихонов Н.П. Расчет турбин авиационных двигателей. — М.: Машиностроение, 1974. 267 с.

52. Костин А.К., Ларионов В.В., Михайлов Л.И. Теплонапряженность двигателей внутреннего сгорания: Справочное пособие/ Л.: Машиностроение, 1979.- 222 с.

53. Костюк А.Г., Шерстюк А.Н. Газотурбинные установки. -М.: Высш. шк., 1978.-254 с.

54. Кочин Н.Е., Кибель И.А., Розе Н.В. Теоретическая гидродинамика. — 6-е изд. испр. и доп.- М.: Физматгиз, 1963. -4.1. 583 с.

55. Кулон Ж. Л., Сабонадьер Ж. - К. САПР в электротехнике. - М.: Мир, 1988.-204 с.

56. Кутателадзе С.С., Леонтьев А.И. Теплообмен и трение в турбулентном пограничном слое. М.: Энергия, 1972. -342 с.

57. Кутателадзе С.С. Основы теории теплообмена. 5-е изд. доп. - М.: Атомиздат, 1979.-415 с.

58. Лавров Н.В. Физико-химические основы процессов горения топлива.-М., 1971.-272 с.

59. Ладынежская. Математические вопросы динамики вязкой несжимаемой жидкости. М.: Наука, 1970.-288 с.

60. Лазарев И.Б. Математические методы оптимального проектирования конструкций. Новосибирск: НИИЖТ, 1974. -191 с.

61. Лапин Ю.В. Турбулентный пограничный слой в сверхзвуковых потоках газа. -М.: Наука. 343 с.

62. Левин А.В. Рабочие лопатки и диски паровых турбин. М.: Госэнергоиздат, 1953. - 403 с.

63. Левин Г.М., Танаев B.C. Декомпозиционные методы оптимизации проектных решений. -Минск: Наука и техника, 1974, -170 с.

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

65. Лисейцев Н.К., Само-йлович О.С. Вопросы машинного проектирования и конструирования самолетов. М.: МАИ, 1977. - 84 с.

66. Локай В.А., Максутова М.К., Стрункин В.А. Газовые турбины двигателей летательных аппаратов; Теория, конструкция и расчет 4-е изд. перераб. и доп. -М.: Машиностроение, 1991.-511 с.

67. Лойцянский Л.Г. Механика жидкости и газа. -М.: Наука, 1987. -840 с.

68. Лыков А.В. Тепломассообмен: Справ. -М.: Энергия, 1972.-560 с.

69. Льюис Б., Эльбе Г. Горение, пламя и детонация в газах. М.: Мир, 1968.-542 с.

70. Мальков В.А., Фаворский О.Н., Леонтьев В.Н. Контактный теплообмен в газотурбинных двигателях и энергоустановках. -М.: Машиностроение, 1978. 144 с.

71. Манушин Э.А., Михальцев В.Е., Чернобровкин А.П. Теория и проектирование газотурбинных и комбинированных установок. -М.: Машиностроение, 1977. 447 с.

72. Математика и САПР: Пер. с фр. М.: Мир, 1988. - Кн.1: Основные методы. Теория полюсов / П. Шенен, М. Коспар, И. Гардан и др. - 206 с; Кн. 2: Вычислительные методы.Геометрические методы /П. Жермен - Лакур, -260 с.

73. Математическая теория горения и взрыва / Я.Б. Зельдович, Г.И. Баренблатт и др. -М.: Наука, 1980. -478 с.

74. Математическая технология пакета прикладных программ "Полет" / А.Н. Паченков, Ю.Ф. Орлов, Р.Ю. Шлаустис и др. Новосибирск: Наука, 1988.-228 с.

75. Математическое моделирование конвективного тепломассообмена на основе уравнений Навье Стокса / В.Н. Полежаев, А.В. Бунэ, Н.А. Верезуб и др. - М.: Наука, 1987. - 272 с.

76. Методы оптимизации / Н.Н. Моисеев, Ю.П. Иванилов, Е.М. Столярова-М.: Наука, 1978. 352 с.

77. Методика и программа расчета характеристик турбины: Отчет о НИР №0286058850 / Руководитель И.А. Холмянский СибАДИ.- Омск, 1986. -49 с.

78. Методы оптимизации авиационных конструкций / Н.В. Баначук, В.И.Бирюк, А.Н. Сейронян и др.-М.: Машиностроение, 1989. -296 с.

79. Мизес Р. Математическая теория течений сжимаемой жидкости. -М.: Иностр. лит., 1961.-588 с.

80. Михеев М.А., Михеева И.М. Основы теплопередачи. -М.: Энергия, 1977.-343 с.

81. Михлин С.Г. Вариационные методы в математической физике. -М.: Наука, 1970.-512 с.

82. Мишин В.П., Осин Н.И. Введение в машинное проектирование летательных аппаратов. -М.: Машиностроение, 1978. -128 с.

83. Моделирование отрывных течений на ЭВМ. М.: АН СССР, 1984.

84. Мороз Э.В. Изучение распада и дробления топливных струй методами голографии // Голографические методы и аппаратура, применяемая в физических исследованиях, и их метрологическое обеспечение: Сб. тр./ ВНИИФ ТРИ. М.: 1976.- С. 35-39.

85. Морозов Е.М., Никишков Г.П, Метод конечных элементов в механике разрушения. М.: Наука, 1980. — 256 с.

86. Мэвриплис Д.Дж. Решение двумерных уравнений Эйлера многосеточным методом на неупорядоченных триангулярных сетках // Аэрокосмическая техника. -1989. -№6. С. 31-41.

87. Николаенко В.А., Карпухин В.И. Измерение температур с помощью облученных кристаллов. М.: Энергоиздат, 1986. - 123 с.

88. Норенков И.П., Маничев В,Б. Основы теории и проектирования САПР. М., Высш. шк., 1990. - 335 с.

89. Образцов И.Ф. Вариационные методы расчета тонкостенных авиационных конструкций. -М.: Машиностроение, 1966. -392 с.

90. Образцов И.Ф., Савельев JI.M., Хазанов Х.С. Методы конечных элементов в задачах строительной механики летательных аппаратов. М.: Высшая школа, 1985. - 392 с.

91. Овсянкинов JI.B. Лекции по основам газовой динамики. М.: Наука, 1981.-368 с.

92. Ольховский Г.Г. Энергетические газотурбинные установки. М.: Энергоиздат, 1985. - 304 с.

93. Оден. Дж. Конечные элементы в нелинейной механике сплошных сред. М.: Мир, 1976. - 464 с.

94. Осипова В.А. Экспериментальное исследование процессов теплообмена. -М.: Энергия, 1979. 320 с.

95. Основы автоматизированного проектирования самолетов / С.М. Егер, Н.К. Лисейцев, О.С. Самойлович. -М.: Машиностроение, 1986. 231 с.

96. Основы практической теории горения / В.В. Померанцева, К.М. Арефьев Д.Б.Ахмгтов и др. Л.: Энергоатомиздат, 1986. - 309 с.

97. Основы проектирования-турбин авиадвигателей / А.В. Деревянко, В.А. Журавлев, В.В. Зикеев и др. / Под ред. С.З. Копелева. М.: -Машиностроение, 1985.-328 с.

98. Патанкар С. Численные методы решения задач теплообмена и динамики'жидкости: Пер. с англ. М.: Энергоатомиздат, 1984. - 150 с.

99. Парлетт Б. Симметричная проблема собственных значений. Численные методы. -М.: Мир, 1983.

100. Пасконов В.М., Полежаев В.И., Чудов Л.А. Численное моделирование процессов теплообмена и массообмена. -М.: Наука: Физматгиз, 1984.-288 с. .

101. Перспективы и проблемы использования ГТУ и ПГУ в российской энергетике // Теплоэнергетика. -2002. -№ 9. -С. 2-5.

102. Петриченко P.M. Физические основы внутрицилиндровых процессов в двигателях внутреннего сгорания: Учеб. Пособие. Л.: Изд-во ЛГУ, 1983.-244 с.

103. Петре Р., Тейлор Т.Д. Вычислительные методы в задачах механики жидкости: Пер. с англ. -Л.: Гидрометеоиздат, 1986. 351 с.

104. Постнов В.А., Хархурим И.Я. Метод конечных элементов в расчете судовых конструкций. -Л.: Судостроение, 1974,-341 с.

105. Программа расчета течения в осесимметричной камере сгорания с перфорированными стенками и радиальным расположением форсунки: Отчет по НИР №02890004328 / Руководитель И.А. Холмянский СибАДИ -Омск, 1988.-53 с.

106. Рабочий процесс, теплообмен, теплонапряженность деталей ДВС. СПб.: Иэд-во ЛГТУ, 1992. - 55 с.

107. Расчет течения в газоприемном канале с сопротивлением от соплового аппарата: Отчет по НИР №02900007071 / Руководитель И.А. Холмянский. СибАДИ Омск, 1989. - 28 с.

108. Розенблит Г.Б. Теплопередача в дизелях. М.: Машиностроение, 1977.-216 с.

109. ИЗ. Роуч X. Вычислительная гидродинамика: Пер. с англ. М.: Мир, 1980.-616 с.

110. Салихов А.А. Экономические факторы и условия эксплуатации газотурбинных электростанций // Энергосбережение и энергетика в Омской области.-2002.-№4(5).-С. 14-19.

111. Самойлович Г.С. Возбуждение колебаний лопаток турбомашин. -М.: Машиностроение, 1975. 395 с.

112. Самойлович Г.С. Расчет гидравлических решеток // Прикладная математика и механика., 1950. Том XIV. С. 26-32.

113. САПР и графика. -2002,2003,2004. -№ 1- 4.

114. Себиси Т., Брэдшоу П. Конвективный теплообмен. Физические основы и вычислительные методы. М.: Мир, 1987. - 519 с.

115. Сегерлинд JT. Применение методов конечных элементов: Пер. с англ. М.: Мир, 1978. - 392 е.: ил.

116. Семенов Б.Н., Павлов Е.П., Копцев В.П. Рабочий процесс высокооборотных дизелей малой мощности. JL: Машиностроение, 1990.240 с.

117. Семенов Е.С. Исследование движения газа в условиях поршневого двигателя // Горение в турбулентном потоке: Дискуссия на общемоск. семинаре по горению при Энергет. ин-те АН СССР -М.:, 1959. -С.141-167.

118. Сидоренко М.К. Виброметрия газотурбинных двигателей. М.: Машиностроение, 1978. - 572 с.

119. Системы автоматизированного проектирования / Под ред. Дж. Аллана.-М.: Наука, 1985.-375 с.

120. Системы параллельной обработки: Пер. с англ. / Под ред. Д.

121. Ивенса.-М.: Мир, 1985.-416 с.

122. Соболь И.М., Статников Р.Б. Выбор оптимальных параметров в задачах со многими критериями.-М.: Наука 1981.- 107 с.

123. Соколик А.С. Самовоспламенение, пламя и детонация в газах. -М.: АН СССР, 1962.-427 с.

124. Соснин О.В. Энергетический вариант теории ползучести и длительной прочности. Прочность и разрушение неупрочняющихся материалов: Сообщ. 1 // Проблемы прочности. 1973. - №5. - С. 45-49.

125. Соснин О.В., Шокало И.К. Энергетический вариант теории ползучести и длительной прочности: Сообщ. 2 // Проблемы прочности. -1974.-№1.-С. 43-48.

126. Сполдинг Д.Б. Горение и массообмен: Пер. с англ. М.: Машиностроение, 1985. - 237 с.

127. Старожук Я.П. Камеры сгорания стационарных газотурбинных и парогазовых установок. JL: Машиностроение, 1976. - 229 с.

128. Степанов Г.Ф. Гидродинамика решеток турбомашин. — М.: Физматгиз, 1962.-512.

129. Строительная механика летательных аппаратов / И.Ф. Образцов, JI.A. Булычев и др.; Под пед. И.Ф. Образцова. М.: Машиностроение, 1986. -536 с.

130. Сударев А.В., Антоновский В.И. Камеры сгорания газотурбинных установок. Теплообмен. -JL: Машиностроение, 1985.- 272 с.

131. Суперэлементный расчет подкрепленных оболочек // З.И. Бурман, О.М. Аксенов, В.И. Лукашенко, М.Т. Тимофеев. М.: Машиностроение. 1982.-256 с.

132. Теория воздушно-реактивных двигателей / В.М. Акимов, В.И. Бакулев, Г.М. Горбунов и др.; Под ред. С.М. Шляхтенко. М.: Машиностроение, 1987. - 567 с.

133. Теория двухконтурных реактивных турбодвигателей / Под ред. С.М.Шляхтенко,В.А.Сосунова-М. Машиностроение,. 1979.-431 с. .

134. Теория турбулентных струй / Под ред. Г.Н. Абрамовича. -М.: Наука, 1984.-716 с.

135. Теплообменные устройства газотурбинных и комбинированных установок / Н.Д. Грязнов, В.М. Епифанов, B.JL Иванов, Э.А. Манушин. М.: Машиностроение, 1985 -360 с.

136. Теплопередача в охлаждаемых деталях газотурбинных двигателей летательных аппаратов / В.И. Локай, М.П. Бодунов, В.В. Жуйков, А.В. Шукин; Под ред. В.И. Локай. -М.: Машиностроение, 1985. 216 с.

137. Топливная экономичность автомобилей с бензиновыми двигателями: Пер. с англ. М.: Машиностроение, 1988. - 508 с.

138. Тунаков А.П. Методы оптимизации при доводке и проектировании газотурбинных двигателей. М.: Машиностроение, 1979. - 184 с.

139. Турбомашины и МГД генераторы газотурбинных и комбинированных установок / B.C. Бекнев, В.Е. Михальцев, А.Б. Шабаров, Р.А. Янсон. - М.: Машиностроение, 1983. - 392 с.

140. Турбулентные течения реагирующих газов: Пер. с англ. / П.А. Либби, Ф.А. Вильяме, А.М.Меллор и др. М:: Мир, 1983.

141. Уайд Д. Оптимальное проектирование.-М.: Мир, 1981.-372 с.

142. Уваров В.В. Локомотивные газотурбинные установки: Расчет и проектирование. -М.: Машгиз, 1962. -548 с.

143. Уилкинсон Дж. X. Алгебраическая проблема собственных значений: Пер. с англ. М.: Наука, 1970. - 564 с.

144. Уилкинсон Дж. X., Райнш К. Сборник алгоритмов на АЛГОЛе. Линейная алгебра: Пер. с англ. М.: Машиностроение, 1976. - 390 с.

145. Уманский С.Э.,Дувидзон И.А. Автоматизированное подразделение произвольной области на конечные элементы // Проблемы прочности. 1977. - №6. — С. 89-92.

146. Фадеев Д.К., Фадеева В.И. Вычислительные методы линейной алгебры. М.; Физматгиз, Л. 1963.

147. Фершинг Г. Основы аэроупругости. М.: Машиностроение, 1984. -599 с.

148. Физические основы рабочего процесса в камерах сгорания воздушно-реактивных двигателей / Б.В. Раушенбах, С.А. Белый, И.В. Беспалов и др. М.: Машиностроение, 1964. -526 с.

149. Фикс Дж., Стренг Г. Теория метода конечных элементов. М.: Мир, 1977.-349 с.

150. Франк-Каменецкий Д.А. Диффузия и теплопередача в химической кинетике. -М.: Наука, 1967. -512 с.

151. Хабаси В.Г., Хафез М.М. Расчет трансзвуковых течений методом конечных элементов // Аэрокосмическая техника. 1983. -Т. 1. - №5. - С. 56-68.

152. Хазанов Х.С., Савельев J1.M. Метод конечных элементов в приложении к задачам строительной механики и теории упругости. Куйбышев: КуАИ, 1975. -125 с.

153. Хафез М., Саут Дж., Мермен Э. Применение метода искусственной сжимаемости для численного решения полного уравнения потенциала в трансзвуковом диапазоне скоростей // Ракетная техника и космонавтика. 1979. -Т. 17. -№ 6. - С. 50-58.

154. Хог Э., Арора Я. Прикладное оцтимальное проектирование. М.: Мир, 1983.-479 с.

155. Холмянский И.А. А.с. №29399 СССР, 1965, (не публикуется).

156. Холмянский И.А. А.с. №40021 СССР, 1967, ( не публикуется).

157. Холмянский И.А. А.с. №32046 СССР, 1965, ( не публикуется).

158. Холмянский И.А. А.с. №213479 СССР, 1977, (не публикуется).

159. Холмянский И.А А.с. №647483. СССР, 1979, Бюллет№6. 15.02.79. / И.А. Холмянский, Н.Л.Губайдуллин, Л.Я. Ушеренко.

160. Холмянский И.А., Андреев В.И, Русаков В.Н. Методы технической диагностики // Ресурс и надежность ГТД / ЦИАМ. -1977. Вып. IX. -С. 42-53.

161. Холмянский И.А. Исследование напряженного состояния дисков турбомашин с асимметричным ободом / И.А. Холмянский, Л.Г. Горынин, Е.М. Гребелюк, А.И. Сакович. // Проблемы прочности. Киев, 1980. -№7. -С. 98-100.

162. Холмянский И.А., Миронов В.И. Исследование уплотнений компрессоров и турбин транспортных ГТД // Вибрационная прочность и надежность двигателей летательных аппаратов: Межвуз. сб. научн. тр. / КуАИ. Куйбышев, 1980. Вып. 7. -С. 108-114.

163. Холмянский И.А., Сакович А.И. Минимизация ширины ленты системы уравнений в методе конечных элементов// Проблемы прочности. -Киев, 1981.-№1. с. 120-122.

164. Холмянский И.А., Тыркова Н.П. Автоматическое разбиение трехмерных областей на конечные элементы. // Проблемы прочности. Киев, 1982. - №7. -С.60- 61.

165. Холмянский И.А. Измерение и анализ температурных полей и коэффициентов теплоотдачи в деталях ДВС // Двигателестроение -2003. -№2.-С. 26-30.

166. Холмянский И.А., Горынин Л.Г., Радзивиловский В.И. Исследование нестационарных температурных полей тел вращения МКЭ.// Проблемы прочности Киев, -1983. -№9. -С 37-39.

167. Холмянский И.А., Файзулин Р. Т. Об одном эффективном способе решения системы уравнений, полученных МКЭ / СибАДИ. Омск, 1983. -6с.-Деп. в ВИНИТИ 19.04.83, №2075-83.

168. Холмянский И.А., Пащенко B.C. Особенности конструкций и доводки камер сгорания с вращающейся форсункой // Вибрационная прочность и надежность двигателей и систем летательных аппаратов: Сб. научн. тр. / КуАИ. Куйбышев, 1983. -С. 100-111.

169. Холмянский И.А., Ланина Н.В. Расчет собственных колебаний осесимметричных дисков // Проектирование и доводка авиационных газотурбинных двигателей / КуАИ. Куйбышев, 1983. -С. 140-145.

170. Холмянский И.А., Радченко В.А. Объемное напряженно-деформированное состояние дисков и их долговечность в условиях ползучести // Ползучесть в конструкциях: Тез. докл. второй Всесоюз. конф./ : СО АН СССР. Новосибирск, 1984. - С. 66.

171. Холмянский И.А., Пащенко B.C. Экспериментальные исследования характеристик камер сгорания с вращающимися форсунками // Проектирование и доводка авиационных газотурбинных двигателей: Сб. научн. тр. / КуАИ, Куйбышев, 1985.-С. 135-145.

172. Холмянский И.А Исследование колебаний лопаток, вызываемых аэродинамическим срывом потока / И.А.^ Холмянский, В.Д. Березин, Т.И. Головко, С.Д. Пронин // Труды № 1127. Аэроупругость лопаток турбомашин. Сб. ст./ЦИАМ. М., 1985. - Вып. 3. -С. 176 - 182.

173. Холмянский И.А, Никитин В.Д., Гордыч С.Д. Экспериментальное исследование температурного поля резинометаллического шарнира // СибАДИ. Омск, 1985. - 67с. -Деп. в ВИНИТИ 13.02.85, №1149-85.

174. Холмянский И.А. Федоров С.В. Расчет напряженного состояния диска с напрессованным ободом методом конечных элементов / СибАДИ. -Омск, 1985. 12с. - Деп. в ВИНИТИ 22.01.86, №336-В86. •

175. Холмянский И.А., Пащенко B.C. А.с. №1274420 СССР, 1986. Ротационная форсунка (не публикуется).

176. Холмянский И.А., Медведева Л.В. Исследование влияния свойств материала после химико-термической обработки на поля напряжений идеформаций в эвольвентном зубе / СибАДИ- Омск, 1986. -Деп. в ВИНИТИ 21.01.87, №471-В87.

177. Холмянский И.А., Костогрыз В.Г. Экспериментальные исследования частотных характеристик лопаток и дисков турбин и методы отстройки от резонансных колебаний, вызывающих разрушение // Конверсия в машиностроении. -2003. -№6. -С. 46-52.

178. Холмянский И.А., Кондратьев А.В., Радзивиловский В.И. Анализ трехмерного термонапряженного состояния твердого тела / СибАДИ. Омск, 1987.- 9с. -Деп. в ВИНИТИ 03.12.87, №8494-В87.

179. Холмянский И.А., Радзивиловский В.И., Федоров С.В. О выборе шага по времени при решении нестационарных задач теплопроводности / СибАДИ. Омск, 1987. - 8с. - Деп, в ВИНИТИ 03.12.87, №8494-В87.

180. Холмянский И.А., Пащенко B.C. А.с. №1362189 СССР, 1987. Камера сгорания газотурбинного двигателя (не публикуется).

181. Холмянский И.А., Федоров B.C., Белый В.Д. Решение трехмерных нестационарных задач теплопроводности методом конечных элементов / СибАДИ-Омск, 1988.-9 с.-Деп. в ВИНИТИ 16.03.88. № 6578-В88,

182. Холмянский И. А. Численный эксперимент при моделировании рабочих процессов' дизелей // Материалы междунар. науч.-практ. конф. «Город и транспорт» / СибАДИ, Омск: 1996. Ч.Н. - С. 102-104.

183. Холмянский И.А., Аверьянов Ю.Г. Напряженно-деформированное состояние облопаченного диска в условиях ползучести в трехмерной постановке // Материалы междунар. науч.-практ. конф. «Город и транспорт»/ СибАДИ. 4.II. Омск: 1996.- С. 156-157.

184. Холмянский И.А. Алгоритм разбиения на тетраэдры произвольной области с последующим размельчением // Материалы междунар. науч.-практ. конф. «Город и транспорт»/ СибАДИ. Омск, 1996.- Ч.Н.- С. 154-155.

185. Холмянский И.А. Трехмерное моделирование на ЭВМ рабочего процесса дизеля // Проблемы развития автомобилестроения в России: Междунар. науч.-практ. конф. -Тольятти, 1997. С. 35-36.

186. Холмянский И.А. Методика создания резинометаллических конструкций, работающих при сложных динамических и тепловых нагружениях / Динамика систем, машин и механизмов. Тез. докл. II Междунар. науч.-техн. конф./ ОмГТУ,- Омск 1997. Кн.1. - С. 44-45.

187. Холмянский И.А. О горении топлива в камерах сгорания газотурбинного двигателя с вращающейся форсункой // Физика горения и взрыва. 2004. - Т 40, № 4. С 54-59

188. Холмянский И.А. Исследование ползучести жаропрочных сплавов и методика расчета долговечности дисков турбин // Изв. ВУЗов Авиационная техника. 2002. -№3. -С 39^12.

189. Холмянский И.А. Исследование распыла капель топлива вращающейся форсункой газотурбинного двигателя // Физика горения и взрыва. -2002. -Т.38. -№5. -С. 65-69.

190. Холмянский И.А. Измерение и анализ температурных полей и1коэффициентов теплоотдачи в деталях' ГТД и ДВС // Конверсия в машиностроении. -2003. -№2. С. 40-44.

191. Холмянский И.А. Расчет и построение температурных полей по результатам измерения датчиками ИМТК // Двигателестроение. -2004. —№2.• -С. 12-15

192. Холмянский И.А. Оптимизация определения газодинамических параметров и нагрузок в турбине по струйной теории на основе применения численных методов. // Омский научный вестник. 2001.- Вып. 18 - С. 87-90.

193. Холмянский И.А., Радченко В.А. и др. Исследование напряженно-деформированного состояния элементов ГТД методом конечных элементов // Проблемы прочности. Киев. - 1987.- 13 е.- Деп. в ВИНИТИ № 3170-В-87.

194. Холмянский И.А., Толстуха А.С., Файзуллин Р.Т. Расчет пространственного потенциального обтекания дозвуковым потоком венца

195. Ф слабонагруженных лопастей турбомашины методом конечных элементов /

196. СибАДИ. Омск, 1986. - 19 с. - Деп ВИНИТИ 23.01.87. №530-В 87.

197. Холмянский И.А. О трехмерном моделировании рабочего процесса ДВС // Изв.ВУЗов. Проблемы энергетики. -2003.-№9-10.-С. 86-97.

198. Холмянский И.А., Костогрыз В.Г. К вопросу автоматизированного проектирования турбины ГТД // Изв.ВУЗов. Авиационная техника. 2004. -№3. - С. 63-66.

199. Холщевников К.В. Теория и расчет авиационных лопаточных машин. -М, 1970.-610 с.• 213. Черкез А.Я. Инженерные расчеты газотурбинных двигателей методом малых отклонений. М.: Машиностроение, 1975. - 380 с.

200. Численное моделирование в аэрогидродинамике: Сб. ст. / Отв.ред. Г.Г. Черный. М.: Наука, 1986.-262 с.

201. Численные методы исследования течения вязкой жидкости / А.Д. Госмен, В.М. Пан, А.К. Ранчел и др.: Пер', с англ., под ред. Г.А. Тирского. -М.: Мир, 1972.-323 с.

202. Численные методы решения задач газовой динамики / С.К.• Годунов, А.В. Забродин, М.Я. Иванов. М.: Наука, 1989. - 126 с.

203. Численный эксперимент в прикладной аэродинамике / АН СССР, -М.: Науч. совет АН СССР по комплекс, пробл. «Кибернетика», 1986. 184 с.

204. Шабров Н.Н. Метод конечных элементов в расчетах деталей тепловых двигателей. -JL: Машиностроение, 1983.-212 с.

205. Шарп Р. Методы неразрушающих испытаний. М.: Мир, 1972. -102 с.

206. Ши Д. Численные методы в задачах теплообмена / Пер. с англ.-М.: Мир, 1988

207. Шнеэ Я.И. Газовые турбины: Теория и конструкция. М.: Машгиз, 1960.-560 с.

208. Шпур Г., Краузе Ф.Л. Автоматизированное проектирование в машиностроении (CAD Technik). - М.: Машиностроение, 1988. - 648 с.

209. Шубенко-Шубин Л.А. Некоторые решения задачи о свободных колебаниях турбинной лопатки переменного сечения // Энергомашиностроение. 1963. - №5. - С. 27-29.

210. Шубенко-Шубин Л.А., Стоянов Ф.А., Шубенко А.Л. Об оценке профильных потерь в турбинной решетке, обтекаемой нестационарным потоком // Энергомашиностроение. -1972. -№1. -С. 1-9

211. Щетинков Е.С. Физика горения газов. -М.: Наука, 1965. 740 с.

212. Экер А., Экей X. Расчет трансзвукового обтекания решетки профилей с помощью метода конечных элементов // Ракетная техника и космонавтика. -1981. -Т. 19. -№10. С. 82-98.

213. Эккер Э.Р., Дрейк P.M. Теория тепло- и массообмена. М.: 1960. -164 с.

214. Юдаев Б.Н. Теплопередача. М.: Высшая школа, 1981.- 123 с.

215. I.A. Kholmyanskij. Investigation of Full-Drop Spraying by a Rotating Injector of a Gas-Turbine Engine // Combustion, Explosion and Shock Woves. -2002.-Vol. 38. -No. 5. P 547-551, 2002.

216. I.A. Kholmyanskij. Fuel Combustion in Combustion chambers of a cas-turbine. Engine with a rotating injector // Vol.40, No. 4, pp 419-424, 2004.

217. Deneyer Andre. Automatic generation of finite element meches. -Compot and Slruct. -1978, 9. -№4. P. 359-364 (angl).

218. Guruswamy P., Yang T.Y. A sector finite element for dynamic analysis of thick plates // J. Sound and Vibr. -1979, 62. -№4. P. 505-515 (angl).

219. Nikiyama S., Tanasawa J. Experiments on the atomisation of liguids in air stream "Trans of ASME" (Jap). -1938. -Vol 5. -№ 18.

220. Soares C.A. Mota, Petyt M. Finite element dynamic analysis of practical bladed disis //J. Sound and Vibr. -1978, 61. -№4. P. 561-570 (angl).

221. Y Jorno. An efficient numerical method for solving creep problems. Nuclear engineering and Design. -1985. -Vol. 88. -№3. P. 333-339.

222. Bariow J.Optimal stress location in finite element models. Int. J. Meth. Eng. -1976. -Vol. 10. -№2. -P. 243 -251.

223. Cook R. L. Concepts and applications of the finite element analysis. -N. y.: Wiley, 1974.

224. Fried I., Mulrus D. S. Finite element mass matrix lumping by numerical integration with no convergence rate loss // Int. J. Solids and Struct. -1975. -Vol. 11. -№4. P. 461 -466.

225. Galtetly G. D., Mistry Y. The free vibration of cylindrical shells with various and closures // Nucl. Eng. And Des. -1976. -Vol. 30. -№2. P. 249 - 268.

226. Hinton Е.Доск Т., Zienriewicz O.C. A note on mass lumping and relating processes in the finite element method // Earthquake Eng. And Struct. Dyn. -1976. -Vol. 4. -№ 3. -P. 245-249.

227. Hughes T.J.R., Tailor R.L., Kanoknukulchai W. A simple and efficient finite element for plate bending // Int. J. Number. Meht. Eng. -1977. Vol. 11. -№10.-P. 1529-1543.

228. Oden J.T., Reddy J.N. Nate on an approximate method for computing consistent conjugate stresses in elastic finite elements // Inf. J. Numeer. Meth. Eng. -1973. -Vol. 6. -№1. -P. 55-61.

229. Zienkiewicz O.C., Bauer J., Morgan K., Onate E. A simple and efficient for axisymmetric shells // Int. J. Number. Meth. Eng. -1977. -Vol. 11. -№10.-P. 1545-1558.

230. Hellen Т. K. Appendix 7. Finite element formulation of creep analisis // Post-Yield Fract. Mech. -London, 1979.-P. 341 -343.