Электронная библиотека Веда
Цели библиотеки
Скачать бесплатно
Доставка литературы
Доставка диссертаций
Размещение литературы
Контактные данные
Я ищу:
Библиотечный каталог российских и украинских диссертаций

Вы находитесь:
Диссертационные работы России
Технические науки
Турбомашины и турбоустановки

Диссертационная работа:

Зандер Михаил Сергеевич. Совершенствование аэродинамики системы "последняя ступень-выходной диффузор" газовых турбин большой мощности для комбинированных газопаровых установок: автореферат дис. ... кандидата технических наук: 05.04.12 / Зандер Михаил Сергеевич;[Место защиты: Санкт-Петербургском государственном политехнический университете].- Санкт-Петербург, 2012.- 16 с.

смотреть введение
Введение к работе:

Введение. Актуальность проблемы. В связи с высокими темпами развития такого направления в энергетике, как комбинированные газопаровые установки (ГПУ), задача создания мощных высокоэффективных стационарных газотурбинных установок (ГТУ) становится все более актуальной. В частности для России, где доля выработки электроэнергии приходящейся на ГПУ и ГТУ составляет всего 3%, вопрос создания такого рода ГТУ стоит особенно остро.

Выходной диффузор является важным элементом стационарной газовой турбины. В нем продолжается рабочий процесс течения газа, существенно влияющий на коэффициент полезного действия и мощность ГТУ. Поскольку энергетические ГТУ зачастую работают в качестве полупиковых станций, то следует уделять большое внимание их работе на переменных режимах. И в этом смысле на выходной диффузор еще накладывается задача устойчивой работы при различных углах закрутки входящего в него потока. Кроме того задача проектирования высокоэффективного диффузора для преобразования выходной кинетической энергии в потенциальную энергию сил давления для реальной энергетической газовой турбины осложняется из-за наличия силовых стоек в проточной части диффузора.

Не смотря на высокий уровень развития CFD методов расчета для широкого круга задач в турбомашиностроении, опыт показывает, что достоверными можно считать только результаты, подтвержденные экспериментальным путем. Поскольку структура входящего в диффузор потока, а особенно структура вблизи его стенок, оказывает решающее влияние на эффективность диффузора, то проведение экспериментальных исследований выходного диффузора совместно с предвключенной ступенью можно считать наиболее оправданными с точки зрения соответствия полученных результатов действительности. Сочетание «ступень - диффузор» открывает совершенно новые возможности для повышения качества машины не только за счет совершенствования газодинамики а всего блока в целом. Такой эксперимент позволяет получить количественную оценку для каждого элемента рассматриваемой системы в результате взаимного влияния рабочего процесса в проточной части последней ступени и вы-

ходного диффузора. Предвключенная ступень является не только генератором реального, входящего в диффузор потока, то есть действительных граничных условий, но и одновременно представляет собою индикатор по оценке повышения эффективности всего блока в целом, которое обеспечивается диффузором. Это качество модели «ступень - диффузор» открывает новые перспективы для поиска оптимальной конструкции блока с целью достижения наилучших его газодинамических свойств.

Цель и задачи исследования. Целью работы является совершенствование эффективности блока «последняя ступень - выходной диффузор» стационарных газовых турбины большой мощности, предназначенных для работы в составе комбинированных ГПУ.

Основные задачи исследования состоят в нижеследующем:

экспериментальное получение интегральных характеристик блока «ступень -диффузор» и его составляющих в широком диапазоне режимов работы ступени;

определение влияния геометрических параметров формы силовых стоек опоры заднего подшипника на эффективность работы диффузора на основе физического эксперимента;

численное исследование структуры потока в блоке «последняя ступень - выходной диффузор» для углубленного анализа результатов физического эксперимента и оценки точности результатов численных расчетов по использованным программам.

Научная новизна полученных результатов заключается в:

применение новой методики экспериментального исследования и оценки показателей блока «последняя ступень - выходной диффузор» энергетической турбины;

получении интегральных характеристик блока «последняя ступень - выходной диффузор» и состав полей трехмерного потока за ступенью, спроектированной по закону обратной закрутки;

выполнение численного исследования трехмерного потока вязкой сжимаемой жидкости с использованием программы ANSYS CFX и сравнение результатов численного и физического экспериментов.

Практическое значение полученных результатов:

усовершенствована и практически опробована методика экспериментальной оценки выходных диффузоров, работающих совместно с предвключенной ступенью, в широком диапазоне режимов ее работы;

экспериментально исследованы трехмерные распределения скоростей и параметров потока за ступенью, спроектированной по закону «обратной закрутки», и работающей совместно с выходным диффузором, в широком диапазоне режимов ее работы;

показано влияние формы силовых стоек опоры заднего подшипника, расположенных в проточной части диффузора, на его эффективность в широком диапазоне работы предвключенной ступени;

верифицирована CFD модель блока «последняя ступень - выходной диффузор».
Апробация работы:

Политехнический симпозиум 20 мая 2010 года «Молодые ученые - промышленности северо-западного региона»

Международный семинар по проблемам выходных диффузоров турбин «Diffuser Workshop 2010», июль 2010

Публикации. Основные результаты диссертационной работы представлены в 3 статьях

Личный вклад соискателя заключается в следующем:

участие при проектировании, изготовлении и монтаже экспериментальных моделей, частей опытного стенда ЭТ-4 и разработка схемы измерений;

участие в проведении экспериментальных исследований в составе группы аэродинамики лаборатории им. ИИ. Кириллова СПбГПУ;

обработка и анализ полученных опытных данных по разработанной методике;

численное исследование рассматриваемого объекта «последняя ступень - выходной диффузор и валидирование кода ANSYS CFX с помощью физического эксперимента.

Автор защищает:

методику проведения экспериментальных исследований аэродинамических характеристик блока «последняя ступень - выходной диффузор» и методику оценки результатов экспериментальных данных;

CFD модель блока «ступень - диффузор»;

результаты экспериментально - расчетных исследований.

Объём и структура диссертации. Работа изложена на 160 страницах, иллю-

стрирована 60 рисунками и содержит 5 таблиц. Диссертация состоит из введения и четырех глав, включая литературный обзор. Список цитированной литературы содержит 63 наименования.


© Научная электронная библиотека «Веда», 2003-2013.
info@lib.ua-ru.net