2.5 Итоги по разделу

В этом разделе выполнено эскизное аэродинамическое и прочностное проектирование вентилятора.

В первой части проведен двухмерный расчет вентилятора, благодаря которому можно оценить возможность создания вентилятора с заданными параметрами, а так же получить не обходимые данные для трехмерного расчета.

Во второй части проведен трехмерный расчет рабочего колеса вентилятора, получены распределения скоростей и давлений и построена характеристика вентилятора для заданной расчетной частоты вращения.

Также произведена оценка возможности закрепления лопатки на диске.

Заключение

Данная дипломная работа магистра была посвящена модернизации компрессора ТРДД в общем, и конкретно модернизации путем проектирования нового вентилятора, способного заменить собой старый и подпорную ступень, и выдать параметры на входе в КСД такие же параметры как и за подпорной ступенью в двигателе-прототипе.

Был произведен термо-газодинамический расчет для расчетного режима МП Нп = 11000м, Мп = 0,75, МСА. В расчете старый вентилятор и подпорная ступень были заменены новым вентилятором со следующими параметрами:

	Н=0, Мп=0, МСА	Н=11000м, Мп=0,75, МСА
	Взлетный	МП
GВ? пр, кг/с	268,1	303,16
	1,55	1,726
	?0,912	?0,909
m	4,903	4,939
	1,45	1,561
	?0,89	?0,89

В результате расчета удалось достичь равенства геометрических размеров компрессора-прототипа и нового, но за счет более совершенной аэродинамики нового вентилятора получено улучшение параметров тяги и удельного расхода топлива.

Для подтверждения результатов термо-газодинамического расчета, проведен расчет компрессоров среднего и высокого давления. В результате подтверждены геометрические размеры, получены распределения параметров по ступеням. Выполнено эскизное и аэродинамическое и прочностное проектирование одноступенчатого вентилятора, предназначенного для модернизации двухконтурного ТРД. Вентилятор спроектирован в соответствии с заданием (исходными данными) на расчетном режиме, соответствующем максимально продолжительному режиму двигателя прототипа. Представленный проект разработан в результате оптимизационных двухмерных и трехмерных расчетов, выполненных с целью получения требуемых аэродинамических и прочностных характеристик вентилятора. Выполнено профилирование его лопаточных венцов.

В результате эскизного прочностного проектирования обеспечена статическая прочность рабочей лопатки на всех возможных режимах работы, причем на наиболее напряженном режиме работы двигателя максимальные напряжения не превышают 45кг/мм², что допустимо для вентиляторов гражданских двигателей с ресурсом не менее 30000 часов. Подтверждена возможность закрепления лопаток на диске. Обеспечена динамическая прочность этого РК на максимальных продолжительных режимах.

Список литературы

1. Руководство по эксплуатации двигателя Д-436Т1.

2. Научно-технический отчет «Расчет течения газа в компрессоре методом прямых» В.С. Сальников, ЦИАМ, Москва, 1991г.

3. Инструкция «Комплекс программ FlowER для расчета вязких трехмерных течений в многоступенчатых турбомашинах», Ершов С.В., Русанов А.В., Харьков, 2001г.

4. “An understanding about the role of sweep in axial compressor design” Lucheng Ji, Jiang Chen, Feng Lin.

5. “Effects of aerodynamic sweep on the development of tip-leakage vortex and stall inception in transonic compressor rotors”, Chunil Hah, Douglas C. Rabe, Aspi R. Wadia. компрессор аэродинамический вентилятор

Приложение

УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ:

КПД - коэффициент полезного действия;

НД - низкое давление;

ТНД - турбина низкого давления;

ВД - высокое давление;

КВД - компрессор высокого давления;

ТВД - турбина высокого давления;

ВНА - входной направляющий аппарат;

НА - направляющий аппарат;

СА - спрямляющий аппарат;

РК - рабочее колесо;

РВНА - регулируемый входной направляющий аппарат;

РНА - регулируемый направляющий аппарат;

РТКУ - радиально-торцовое контактное уплотнение;

ТРДД - турбо - реактивный двухконтурный двигатель;

- степень повышения давления в компрессоре;

- температура газа перед турбиной;

- степень двухконтурности;

- скорость полёта;

- давление;

ТС - тепловое состояние;

ALT - высота полёта;

AM - число Маха;

PSALT - давление на высоте;

TSALT - температура на высоте;

VA - скорость полёта;

TINB - температура во входном устройстве;

PINB - давление во входном устройстве;

ERIN - потери во входном устройстве;

TFB - температура в вентиляторе;

PFB - давление в вентиляторе;

WAFB - расход воздуха через двигатель;

BP - степень двухконтурности;

WAFDB - расход воздуха в наружном контуре;

WAFBCT - приведенный расход воздуха через вентилятор;

PRFD - степень сжатия в наружном контуре;

EFFD - КПД в наружном контуре;

TFFD - температура в наружном контуре;

PFFD - давление в наружном контуре;

WAFMB - расход воздуха во внутреннем контуре;

PRFM - степень сжатия во внутреннем контуре;

EFFM - КПД во внутреннем контуре;

HPF - мощность вентилятора;

ANF - обороты вентилятора;

WACB - расход воздуха через КВД;

TCB - температура на входе в КВД;

PCB - давление на входе в КВД;

WACBC - приведенный расход воздуха через КВД;

PRC - степень сжатия КВД;

EFC - КПД КВД;

TCF - температура на выходе из КВД;

HPC - мощность КВД;

CNC - приведенные обороты КВД;

ANC - физические обороты КВД;

PCOB - давление в камере сгорания;

WACOB - расход воздуха в камере сгорания;

EFCO - полнота сгорания в камере сгорания;

ERCO - у камеры сгорания;

FARCOF - Q топлива;

TCOF - температура в камере сгорания;

PHB - давление в ТВД;

THBD - температура газа перед рабочим колесом;

WGHF - приведенный расход через турбину;

TFBDH - температура на входе в турбину;

PRH - степень сжатия КВД;

EFH - КПД;

THF - температура за турбиной;

HPH - мощность турбины;

CNH - приведенные обороты ТВД;

ANH - физические обороты ТВД;

PLB - давление в турбине вентилятора;

TLBD - температура в турбине вентилятора;

WGLF - приведенный расход через вентилятор;

TFBDL - температура на входе в ТНД;

PRL - степень расширения в турбине вентилятора;

EFL - КПД турбины вентилятора;

TLF - температура за ТНД;

HPL - мощность ТНД;

CNL - приведенные обороты ТНД;

ANL - физические обороты ТНД;

TNZMB - температура на входе в сопло внутреннего контура;

PNZMB - давление на входе в сопло внутреннего контура;

WGNZM - расход газа в сопле внутреннего контура;

ERNZMT - у сопла;

PRNZM - степень расширения сопла;

PSNZMF - статическое давление в сопле внутреннего контура;

VNZM - скорость на выходе из сопла внутреннего контура;

ALNZM - сопла;

AJNZM - импульс сопла во внутреннем контуре;

FNZM - тяга в сопле внутреннего контура;

ANZM - площадь сопла;

TNZDB - температура в сопле наружного контура;

PNZDB - давление на входе в сопло наружного контура;

WGNZD - расход газа через сопло наружного контура;

ERNZDT - потери в сопле наружного контура;

PRNZD - степень расширения в сопле наружного контура;

PSNZDF - статическое давление в сопле наружного контура;

VNZD - скорость на выходе из сопла наружного контура;

ALNZD - сопла;

AJNZD - импульс сопла в наружном контуре;

FNZD - тяга в сопле наружного контура;

ANZD - площадь в сопле наружного контура;

ALMIF - смесителя;

AMI - площадь смесителя;

PSMIF - статическое давление смесителя;

TMIF - температура смеси;

TNZTB - температура на входе в камеру смешения;

PNZTB - давление на входе в камеру смешения;

WGNZT - расход газа в камере смешения;

ERNZTT - у камеры смешения;

PRNZT - степень расширения в камере смешения;

PSNZTF - статическое давление в камере смешения;

VNZT - скорость в камере смешения;

ALNZT - в камере смешения;

AJNZT - импульс в камере смешения;

FNZT - тяга в камере смешения;

ANZT - площадь камеры смешения;

FTOT - тяга двигателя;

WFTOT - расход топлива;

FR - удельная тяга;

SFC - удельный расход топлива;

PRTOT - степень сжатия суммарная;

Jст - число ступеней;

Jна - признак двухрядного (сдвоенного) выходного аппарата;

Jтр - признак подбора проточной части по распределению скоростей;

G - расход воздуха;

n - частота вращения;

Dк.вых - наружный диаметр на выходе из последнего венца компpессоpа;

Dвт.вых - внутренний диаметр на выходе из последнего венца компpессоpа;

ALFвых - угол выхода потока из последнего венца компрессора;

P*вх - полное давление на входе в первый венец компрессора;

T*вх - полная температура на входе в первый венец компpессоpа;

ALFвх - угол входа потока в первый венец компрессора;

КПД*ад.ст - адиабатический коэффициент полезного действия ступени для начального приближения;

KH - коэффициент уменьшения теоретического напора ступени;

KG - коэффициент запаса по расходу воздуха ступени;

TAU - степень реактивности ступени;

D1к - наружный диаметр ступени на входе в рабочее колесо;

D2к - наружный диаметр ступени на выходе из РК входе в направляющий аппарат;

D1вт - внутренний диаметр ступени на входе в РК;

D2вт - внутренний диаметр ступени на выходе из РК входе в НА;

bрк - хорда лопатки РК;

bна - хорда лопатки НА;

KDELT - коэффициент коppекции угла отставания потока в венце;

KKSI - коэффициент коppекции потерь в венце;

CMAXрк - относительная толщина профиля лопатки РК;

CMAXна - относительная толщина профиля лопатки НА;

(b/t)рк - густота решетки РК для начального приближения;

(b/t)на - густота решетки НА для начального приближения;

Kпроф.рк - величина, учитывающая исходную фоpму пpофиля РК;

Kпроф.на - величина, учитывающая исходную фоpму пpофиля НА;

ДBET/ДBETo - отношение угла отклонения относительного потока к углу отклонения потока при минимальных потерях для РК;

ДALF/ДALFo - отношение угла отклонения абсолютного потока к углу отклонения потока при минимальных потерях для НА;

Г1' - отношение минимальной проходной площади канала РК к площади потока на входе в РК при угле атаки к средней линии профиля =0;

Г3' - отношение минимальной проходной площади канала НА к площади потока на входе в НА при угле атаки к средней линии профиля =0;

D5к - наружный диаметр на входе во 2-й ряд сдвоенного аппарата;

D5вт -внутренний диаметр на входе во 2-й ряд сдвоенного аппарата;

ДALFr1 - поворот потока в 1-м pяду сдвоенного аппарата;

b/t - густота решетки 2-го ряда сдвоенного аппарата;

CMAX - относительная толщина профиля 2-го ряда сдвоенного аппарата;

b - хорда лопатки 2-го ряда сдвоенного аппарата;

ДALF/ДALFo - отношение угла отклонения абсолютного потока к углу отклонения потока при минимальных потерях для 2-го ряда сдвоенного аппарата;

Г5' - отношение минимальной проходной площади канала сдвоенного аппарата к площади потока на входе в сдвоенный аппарат при угле атаки к средней линии профиля=0;

Jвен - признак округления чисел лопаток во всех венцах;

ТОЧ.ПО Г1' - точность вычислений по Г1';

C2a-C1a - изменение осевой составляющей скорости потока, проходящего через РК;

C4a-C3a - изменение осевой составляющей скорости потока, проходящего через НА;

Nст - порядковый номер ступени;

D1 - относительный диаметр на входе в РК;

D2 - относительный диаметр на выходе из РК входе в НА;

R1ср - относительный среднеплощадной радиус на входе в РК;

R2ср - относительный среднеплощадной радиус на выходе из РК входе в НА;

F1 - площадь сечения проточной части на входе в РК;

F2 - площадь сечения проточной части на выходе из РК входе в НА;

h1/bрк - удлинение лопатки по входу в РК;

h3/bна - удлинение лопатки по входу в НА;

h1 - высота проточной части на входе в РК;

h2 - высота проточной части на выходе из РК;

h3 - высота проточной части на входе в НА;

h4 - высота проточной части на выходе из НА;

U1к - окружная скорость вращения РК на периферии;

Hад - адиабатический напор ступени;

Hт - коэффициент теоретического напора ступени;

LAMD1 -число лямбда потока в абсолютном движении на входе в РК;

Hт/C1a - коэффициент нагрузки ступени;

LAMD2 -число лямбда потока в абсолютном движении на выходе из РК входе в НА;

MACH~1 - число Маха потока в относительном движении на входе в РК;

MACH~2 - число Маха потока в абсолютном движении на выходе из РК входе в НА;

MACH~1кр.o - критическое число Маха потока в относительном движении на входе в РК;

MACH3кр.o - критическое число Маха потока в относительном движении на входе в НА;

REрк - число Рейнольдса для РК;

REна - число Рейнольдса для НА;

ДHт/ДC1a - первая частная производная коэффициента напора РК по относительной осевой скорости;

C1 - скорость потока в абсолютном движении на входе в РК;

C1u - относительная окружная составляющая скорости C1;

C1a - относительная осевая составляющая скорости C1;

C2 - скорость потока в абсолютном движении на выходе из РК входе в НА;

C2u - относительная окружная составляющая скорости C2;

C2a - относительная осевая составляющая скорости C2;

W1 - скорость потока в относительном движении на входе в РК;

W1u - окружная составляющая скорости W1;

W2 - скорость потока в относительном движении на выходе из РК;

W2u - окружная составляющая скорости W2;

W1u-W2u - изменение окружной составляющей скорости потока;

Nлоп - число лопаток в венце;

Nг - расстояние от входного фронта до центра минимальной ширины решетки;

hг - высота проточной части в месте расположения центра минимальной ширины решетки;

Aг - минимальная ширина решетки профилей венца;

Fг - минимальная проходная площадь венца;

Г1,Г3 - отношение минимальной проходной площади венца к площади потока на входе в венец;

Г1',Г3' - отношение минимальной проходной площади венца к площади потока на входе в венец при нулевом угле атаки к средней линии профиля;

Г1o,Г3o - отношение минимальной проходной площади венца к площади потока на входе в венец соответствующего минимуму потерь;

Г1ДBETmax, Г3ДALFmax - отношение минимальной проходной площади венца к площади потока на входе в венец соответствующего максимальному отклонению потока;

Iср - угол атаки к средней линии профиля;

EPS - угол изгиба профиля;

BET1 - угол потока в относительном движении на входе в РК;

BET2 - угол потока в относительном движении на выходе из РК;

ALF3 - угол потока на входе в НА;

ALF4 - угол потока на выходе из НА;

BET'1 - геометрический входной угол лопатки РК;

ALF'3 - геометрический входной угол лопатки НА;

BET'2- геометрический выходной угол лопатки РК;

ALF'4 - геометрический выходной угол лопатки НА;

TET1,TET3 - угол установки лопатки венца;

DELT - угол отставания потока;

DELTГ1о, DELTГ3o - угол отставания потока при минимальных потерях;

BET2р - расчетный угол потока в относительном движении на выходе из РК;

ALF4р - расчетный угол потока на выходе из НА;

ДBETр, ДALFр - расчетный угол отклонения потока в венце;

ДBETmax, ДALFmax - максимальное отклонение потока в венце;

ДBETMACHкр.o, ДALFMACHкр.o - угол отклонения потока в венце при критическом числе Маха, соответвующем минимуму потерь;

IсрДBETmax, IсрДALFmax - угол атаки к средней линии профиля при максимальном угле отклонения потока в венце;

KSIкр.min - коэффициент минимальных критических потерь венца;

KSIкр - коэффициент критических потерь венца;

KSIпроф - коэффициент профильных потерь венца;

KSIконц - коэффициент концевых потерь венца;

KSIвтор - коэффициент вторичных потерь венца;

KSIсум - кэффициент суммарных потерь венца;

МЮ - качество решетки профилей венца;

Df - фактор диффузорности венца;

ALFэкв - эквивалентный угол раскрытия диффузора венца;

ФИ - критерий срыва, который равен отношению ALFэкв к его срывному значению;

ДBET/ДBETo, ДALF/ДALFo - отношение отклонения потока в венце к отклонению потока при минимальных потерях;

ДBET/ДBETmax, ДALF/ДALFmax - отношение отклонения потока в венце к максимальному отклонению потока;

Fвых - площадь сечения проточной части на выходе из последнего венца компрессора;

Dвых - относительный диаметр на выходе из последнего венца компрессора;

Rср.вых - относительный среднеплощадной радиус на выходе из последнего венца компрессора;

LAMDвых - число лямбда потока на выходе из последнего венца компрессора;

Pвых - статическое давление на выходе из последнего венца компрессора;

Tвых - статическая температура на выходеиз последнего венца компрессора;

Cвых - скорость потока на выходе из последнего венца компрессора;

Ca.вых - осевая составляющеая скорости Cвых;

ПИ*ком - степень повышения полного давления в компрессоре;

КПД*ад.ком - адиабатический КПД компрессора при постоянной теплоемкости;

ДALFr2 - угол поворота потока во втором pяду сдвоенного аппарата;

D5 - относительный диаметр на входе во второй ряд сдвоенного аппарата;

R5ср - относительный среднеплощадной радиус на входе во второй ряд сдвоенного аппарата;

F5 - площадь сечения проточной части на входе во второй ряд сдвоенного аппарата;

ALF5 - угол потока на входе во второй ряд сдвоенного аппарата;

LAMD5 - число лямбда потока на входе во второй ряд сдвоенного аппарата;

MACH5 - число Маха потока на входе во второй ряд сдвоенного аппарата;

C5 - скорость потока на входе во второй ряд сдвоенного аппарата;

C5a - осевая составляющая скорости C5;

C5a - относительная осевая составляющая скорости C5.

Размещено на Allbest.ru