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:

Митрофанов Валерий Александрович. Камеры сгорания газотурбинных двигателей (Математическое моделирование, методология расчета, концепция оптимального проектирования) : Дис. ... д-ра техн. наук : 05.04.12 : Санкт-Петербург, 2004 298 c. РГБ ОД, 71:05-5/5

смотреть содержание
смотреть введение
Содержание к работе:

Введение 5

^ Основные обозначения 7

I. Общая характеристика современного состояния проблемы и постановка

задачи 13

П. Принципы математического моделирования камеры сгорания для расчета характеристик рабочего процесса в ней с помощью предложенной автором критериально-параметрической

функции 16

III. Применение разработанных интегральных критериев и параметров к изучению и описанию
характеристик процессов в камере сгорания газотурбинной установки 20

III. 1. Принципиальная схема камеры сгорания 20

Ш.2. Характерные размеры и безразмерные геометрические критерии камеры

сгорания 21

Ш.З. Объемы реакционных зон камеры сгорания 31

Ш.4.0 минимальном поперечном размере камеры сгорания 33

ф Ш.5. Экспериментально-теоретическое обоснование выбора величины длины части жаровой
трубы до отверстий смесителя 38

IV. Интегральный подход к математическому моделированию камеры сгорания 51

IV. 1. Представление о рабочем процессе в камере сгорания 51

IV.2. Интегральная математическая модель камеры сгорания 52

IV.3. Анализ физической сущности критериев, определяющих рабочий процесс в камере

сгорания 53

Выводы к разделу III и IV 72

V. Экспериментальное исследование камеры сгорания 77

V.I. Установки и стенды для испытаний камер сгорания 77

V.2. Методика проведения испытаний 79

V.3. Максимальные величины погрешностей при определении параметров в процессе

испытаний камер сгорания 80

V.4. Метод обработки экспериментальных данных 81

VI. Характеристики камеры сгорания как функции ее критериев 85

VI.1. Эмиссия оксидов азота 85

VI.2. Эмиссия оксидов углерода 87

VI.3. Эмиссия несгоревших углеводородов и бензопирена 89

VI.4. Уровень дымления камеры сгорания 91

VI.5. Взаимосвязь между единицами, характеризующими уровень токсичности газов на
выходе из камеры сгорания 92

з
VI.6. Коэффициент полноты выгорания топлива 93

VI.7. Зависимость величин коэффициентов неравномерности поля температуры газа на выходе

из камеры сгорания от ее критериев 94

VI.8. Зависимость величины коэффициента потерь полного давления в камере сгорания от

значений ее критериев 97

VI.9. Тепловое состояние стенок жаровой трубы , 99

Выводы к разделу VI 100

VII.Oco6eHHocTH применения интегрального подхода к исследованию нестационарных

процессов в камере сгорания 108

VII. 1. Процессы воспламенения и прекращения горения топливовоздушной смеси в камере

сгорания 108

VII. 1.1. Процесс воспламенения топливовоздушной смеси в камере сгорания 114

VII. 1.2. Расчет величины медианного диаметра капель распыленного жидкого топлива на

режимах запуска двигателя 122

VII.2. Процесс прекращения горения при обеднении и обогащении топливовоздушной смеси в

камере сгорания газотурбинного двигателя 126

VII.3. Критерий стабильного течения потока газа в диффузоре камеры сгорания 131

Выводы к разделу VII 138

VIII. Физическое моделирование рабочего процесса в камере сгорания 158

IX. Система уравнений для расчета характеристик камеры сгорания. 164

ІХ.І.Система математических зависимостей характеристик камеры сгорания от ее

критериев 164

ІХ.2. Анализ влияния критериев на характеристики камеры сгорания 170

ІХ.З. Оптимальные значения критериев камеры сгорания 176

X. Концепция проектирования камеры сгорания газотурбинного двигателя 184

Х.1. Анализ технических требований к газотурбинным двигателям 184

Х.2.Совершенная конструкция камеры сгорания в зависимости от назначения двигателя 185

XI. Практическое применение интегральной математической модели камеры сгорания 188

Основные результаты работы 193

Приложение 1. Преобразование дифференциальных уравнений переноса субстанции потоком
сплошной среды, с наличием источников и стоков теплоты и массы, предложенное
автором 197

  1. Случай движения по каналу переменной геометрии сплошной, гомогенной, химически реагирующей топливовоздушной смеси 197

  2. Критериальная модель турбулентности для потока сплошной среды в канале переменной геометрии 221

1.3. Система уравнений, описывающих характеристики процесса химического реагирования

гомогенной смеси в движущемся турбулентном потоке газа, полученная на основании
преобразований автора 227

  1. Обобщенный подход к преобразованию уравнений переноса энергии, вещества и количества движения в сплошной движущейся среде при развитой турбулентности и наличии источниковых членов 229

  2. Анализ преобразованных выражений, характеризующих перенос субстанции движущейся сплошной средой 240

  3. Факторы, определяющие степень неравномерности распределения параметров сплошной движущейся среды в рассматриваемых объемах канала переменной геометрии 243

  4. Критериально-параметрическая функция для математического описания характеристик сплошной движущейся среды в канале переменной геометрии с источниками тепла и массы 247

  5. Распространение разработанного интегрального подхода для изучения процессов в других устройствах, предназначенных для формирования параметров потока сплошной среды 248

  6. Тестирование предлагаемого интегрального подхода на примере обобщения экспериментальных данных по гидравлическому сопротивлению шероховатых труб 251

1.10. Применение разработанной критериальной функции для описания процесса
теплоотдачи для случая свободной конвекции 254

Приложение 2. Алгоритм расчета размеров камеры сгорания для трех типов газотурбинного
двигателя (стационарная установка, транспортная машина, двигатель для военной
истребительной авиации) 263

Список литературы 282

Введение к работе:

В данной работе обоснован интегральный подход к изучению и математическому описанию характеристик потока движущейся сплошной среды при наличии развитых турбулентных пульсаций с источниками тепла и вещества по каналу переменной геометрии. Показано, что этот подход имеет важное прикладное значение для решения технических задач, связанных с проектированием аппаратов, в которых происходят молекулярные, конвективные, турбулентные тепло-массообменные процессы (к таким аппаратам, например, относятся камеры сгорания газотурбинных установок, подогреватели котлов и т.п.).

Хотя, общепризнанным является тот факт, что основной задачей науки, изучающей закономерности процессов, происходящих в сплошной среде, является определение параметров (характеризующих состояние среды) в любой момент времени и в каждой точке пространства, занимаемого этой средой, однако, такой подход не позволяет решать технические задачи, связанные с проектированием. Параметры среды в любой точке занимаемого ею пространства можно (с какой-либо степенью достоверности) определить при наличии информации о граничных условия и размерах проточной части канала. Однако такая задача в данной постановке создает известную долю неопределенности для разработчика аппарата, так как конечный результат заранее неизвестен.

Для проектирования, с точки зрения автора, рациональной является иная постановка задачи: задав характеристики потока сплошной среды на выходе из канала переменной геометрии, определить их формирующие размеры проточ-

6 ной части канала. При этом необходимо выявить функциональную взаимосвязь

параметров потока от критериев, характеризующих размеры пространства, ограничивающие этот поток (размеры проточной части). Универсальность такой взаимосвязи может быть обоснована на базе физических* представлений о про-исходящем процессе, подтвержденных математически и экспериментально.

Автором накоплен большой экспериментальный материал по испытаниям камер сгорания газотурбинных двигателей различных схем и размерностей. Процесс, происходящий в камере сгорания, является наиболее характерным примером для исследования характеристик потока сплошной среды в канале переменной геометрии при развитой турбулентности и наличии стоков и истоков теплоты и вещества. Этот экспериментальный материал обосновывает теоретические положения работы, заключающиеся в выводе и обосновании параметров и критериев, определяющих процесс формирования характеристик турбулентного потока сплошной среды с наличием в нем распределенных источников и стоков энергии и вещества.

Подобные работы
Веретенников Сергей Владимирович
Снижение гидравлических потерь в отрывном диффузоре камеры сгорания газотурбинного двигателя путем управления пограничным слоем
Хайрулин Сергей Масхутович
Совершенствование теплового состояния жаровых труб и температурного поля на выходе высокофорсированных камер сгорания энергетических газотурбинных установок
Демин Алексей Владимирович
Развитие методов численного моделирования процессов в камерах сгорания тепловых двигателей и энергоустановок
Демин Алексей Владимирович
Развитие методов численного моделирования процессов в камерах сгорания тепловых двигателей и энергоустановок
Иванов Владимир Викторович
Математическое моделирование, синтез и устойчивость процессов в камере сгорания газотурбинных двигателей и энергетических установок
Лапицкий Владимир Иванович
Математическое моделирование и экспериментальное исследование характеристик камеры сгорания жидкостного ракетного двигателя малой тяги на метане и кислороде
Фасил Али Гугсса
Исследование аэродинамики отрывного диффузора камеры сгорания газотурбинного двигателя с целью снижения гидравлических потерь на основе физического эксперимента и численного моделирования
Варсегов Владислав Львович
Исследование и разработка модульных фронтовых устройств со струйно-механическими стабилизаторами пламени применительно к укороченным прямоточным камерам сгорания газотурбинных двигателей и энергоустановок
Павлов Григорий Иванович
Разработка наукоемкой технологии по термическому обезвреживанию отходов разного класса опасности на основе особенностей неустойчивого горения в камерах сгорания ракетных двигателей
Яксон Ирина Александровна
Конвективный теплообмен в цилиндре поршневого двигателя с открытой камерой сгорания

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