Исследование термонапряженного состояния охлаждаемой лопатки ТРДД - Производство и технологии курсовая работа

Главная

Производство и технологии
Исследование термонапряженного состояния охлаждаемой лопатки ТРДД

Виды охлаждения, используемые для снижения температуры лопатки: конвективное в каналах охлаждения; перфорационное охлаждение входной кромки; перфорационно-щелевое охлаждение выходной кромки. Расчет перфорационного охлаждения и повышение ресурса лопатки.


посмотреть текст работы


скачать работу можно здесь


полная информация о работе


весь список подобных работ


Нужна помощь с учёбой? Наши эксперты готовы помочь!
Нажимая на кнопку, вы соглашаетесь с
политикой обработки персональных данных

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Министерство образования и науки Украины
Национальный аэрокосмический университет им. Н. Е. Жуковского "ХАИ"
исследование термонапряженного состояния охлаждаемой лопатки ТРДД
на проведение расчетно-конструкторского исследования
Тема (общая): Лопатка 1-ой ступени турбины ТРДД тягой 133 кН на максимальном режиме
Тема (частные): Исследование возможности увеличения ресурса.
1. Объект исследования: рабочая лопатка 1-й ступени турбины ротора высокого давления.
2. Условия применения: двухвальный ТРДД тягой на взлетном режиме 133 кН (М=0, Н=0) для истребителя-перехватчика.
3. Цель исследования: увеличение ресурса.
4. Основные исходные данные: результаты проектирования по теории лопастных машин и конструкции двигателей, НИРС:
температура торможения в относительном движении - Тw1=1330К
давление на входе в РК (полное) - Р * 1 =1,44МПа
давление на выходе из РК (полное) - Р * 2 =0,802МПа
относительная скорость на входе в РК - W 1 =238м/с
относительная скорость на выходе из РК - W 2 =470м/с
температура торможения за компрессором
(в ступени отбора воздуха) - Т К =765К
расход газа через газогенератор - G Г =76,6кг/сек
частота вращения - n рвд =10824об/сек
интенсивность газовых сил в окружном направлении - Р U = 6475 Н/м
в осевом направлении - P U =7335 Н/м
радиус подвода воздуха - R ПОДВОДА =155мм
угол диффузорности проточной части - 10 0
данные для вычерчивания наружного контура корневого, среднего
и периферийного сечений - см. табл. 2;
В процессе исследования исходные данные могут уточнятся или быть изменены по согласованию с консультантом.
5. Исследование должно вестись по плану представленному в табл. 1. В процессе исследования план может быть скорректирован и изменен по согласованию с консультантом.
6. Отчетная документация: результаты исследования должны быть изложены в пояснительной записке. Содержание записки изложено в табл. 1.
Примерный перечень иллюстративного материала, представляемого в записке:
схемы подвода воздуха к лопатке и движения воздуха по лопатке;
граничные условия теплообмена (изменение коэффициента теплопередачи и греющей температуры) по контуру лопатки;
конечно-элементная расчетная сетка;
диаграммы термонапряженного состояния (неохлаждаемый, охлаждаемый и оптимальный варианты);
поле температуры и напряжений оптимального варианта.
В записке должны быть приведены распечатки файлов с исходными данными и результатами расчетов: Grurez.txt, Grudef.txt, ИМЯ.st, ИМЯ.tm, Analiz.zap и др.
Подготовка и анализ исходных данных.
Выбор пути совершенствования конструкции
Создание конечно-элемнтной расчетной сетки
Расчет граничных условий теплообмена
Расчет коэффициентов теплоотдачи в каналах охлаждения
Расчет коэффициентов теплоотдачи в перфорационных каналах.
4. Расчет греющей темпеатуры воздушной завесы.
Расчет температурного поля (неохлаждаемый вариант) .
Расчет температурного поля (охлаждаемый вариант.
Расчет термонапряженного состояния (неохлаждаемый вариант).
Расчет термонапряженного состояния (охлаждаемый вариант).
Анализ термонапряженного состояния.
Оптимизация термонапряженного состояния (по необходимости).
Расчет температурного поля и термонапряженного состояния оптимального варианта лопатки.
Оценка ресурса по малоцикловой усталости и длительной прочности.
Исходными данными служат результаты расчетной работы по курсу НИРС "Исследование термонапряженного состояния охлаждаемой лопатки ТРДД".
Греющая температура: =1358 0 С=1631К,
Для снижения температуры лопатки применили следующие виды охлаждения:
- конвективное в каналах охлаждения;
- перфорационное охлаждение входной кромки;
- перфорационно-щелевое охлаждение выходной кромки.
Результаты показали, что критическая точка - на входной кромке. Минимальный коэффициент запаса к=1,297. Ресурс 210 часов.
Так как расчет перфорационного охлаждения был приближенным (не учитывалось охлаждение в перфорационных отверстиях путем создания эквивалентных каналов), то в данной работе необходимо произвести уточненный расчет перфорационного охлаждения и повысить ресурс лопатки.
температура лопатка перфорационный охлаждение
Исходный профиль лопатки и охлаждающие каналы берем из расчетной работы по курсу НИРС "Исследование термонапряженного состояния охлаждаемой лопатки ТРДД". В районе перфорационных отверстий температурное поле трехмерно. Чтобы свести задачу к двухмерной, проводят расчет осредненного в пределах шага перфорации температурного поля. С этой целью каждый ряд перфорационных отверстий заменяют одним радиальным каналом прямоугольного сечения, центры которых равномерно распределяют по проекциям оси отверстия на расчетное сечение (Рис. 1).
Размеры отверстий находим из соотношений:
где = 1 мм - толщина стенки лопатки;
d =0,25 мм - диаметр отверстия перфорации;
Вносим в файл OLENICH.ST координаты четырех перфорационных отверстий и редактируем с помощью программы DELO53. BAT.
Создаем сетку с помощью программы GRID1.EXE создаем конечно - элементную сетку OLENICH.SET.
3. Расчет граничных условий теплообмена
Расчет коэффициентов теплоотдачи на наружной поверхности лопатки
Коэффициенты теплопередачи берем из расчетной работы по курсу НИРС "Исследование термонапряженного состояния охлаждаемой лопатки ТРДД".
Результаты расчета сохранены в файле GRUREZ.TXT, распечатка которого приведена в таблице 1.
Г коэффициент теплоотдачи 2847.148000 Г Bт/м**2*K
Граничные условия на контуре заменяющего канала задаются из условия эквивалентности теплоотдачи в нем теплопередаче в отверстиях перфорации. Эквивалентность будет достигнута, если температуру воздуха в канале принять равной температуре воздуха в перфорации, а коэффициенты теплопередачи в канале и перфорации будут связаны соотношением:
где =1 мм - длина одного отверстия.
Коэффициент теплопередачи в перфорационных каналах находим среднее арифметическое в охлаждающих каналах:
Для определения напряженного состояния лопаток в условиях неравномерного нагрева на этапах рабочего проектирования выполняют детальный расчет температурных полей в поперечных сечениях лопатки на наиболее опасном (обычно взлетном) режиме.
Исходный файл температурного состояния берем из "Исследование термонапряженного состояния охлаждаемой лопатки ТРДД".
Добавляем еще один участок, на котором задаем коэффициент теплопередачи в заменяющем канале.
Так как сетка изменена, то исправляем номера узлов, соответствующие новой сетке.
Введение заменяющих каналов в сетку не повлияет на действие завес на наружный контур.
Создаем файл исходных данных OLENICH.tm:
-9 1 - тип задачи (стационарная, плоская)
1 13 - количество отрезков задания теплоотдачи
5 27 57 78 94 95 99 106 132 154 195 211
9598 - коэффициент теплоотдачи на входной кромке
3315 - коэффициент теплоотдачи на ламинарном участке спинки
3708 - коэффициент теплоотдачи на турбулентном участке спинки
4144 - коэффициент теплоотдачи на ламинарном участке корытца
4333 - коэффициент теплоотдачи на турбулентном участке корытца
9598 - коэффициент теплоотдачи на входной кромке
8547 - - коэффициент теплоотдачи с учетом струйного охлаждения
2957 - коэффициент теплоотдачи в 1-м канале
2759 - коэффициент теплоотдачи в 2-м канале
2752 - коэффициент теплоотдачи в 3-м канале
2847 - коэффициент теплоотдачи в 4-м канале
3609 -- коэффициент теплоотдачи в заменяющих каналах
462 - «охлаждающая» температура, 0 С
Расчет температурного поля на наружной поверхности производим с помощью программы OHLAGD.EXE. Создаем на спинке две перфорационные завесы (SPINKA.TM, см. табл. 3) и на корытце две перфорационные и перфорационно-щелевую (KORITO.TM, см. табл. 4).
Полученные температуры на спинке и на корытце заносим в файл OLENICH1.TM (см. таблицу 5). Производим расчет температурного поля GRID2.EXE).Результаты расчета программа помещает в файл OLTNICH.tem. Для просмотра результата используем программу Lyn.exe.
2098 96 106 Нагрузки: 2*N кГ, 2*Mx кГ*см, 2*My кГ*см
Для просмотра результата используем программу Lyn.exe.
Рассмотрим термонапряженное состояние лопатки при уточненном расчете:
Максимальное (растягивающее, положительное) напряжение составило 505 МПа (перемычка между 3-им и 4-ым каналами).
Минимальное (сжимающее, отрицательное) напряжение составило 168 МПа (входная кромка).
Места расположения минимального и максимального напряжений в упрощенном и уточненном расчетах совпадают.
Максимальное напряжение немного упало:
Минимальное напряжение существенно уменьшилось:
Учет теплообмена в перфорационных каналах привел к снижению напряжений на входной кромке на 36%.
6. Оптимиза ция термонапряженного состояния
Оптимизацию термонапряженного состояния проводим с помощью программы ANALIZE.EXE.
Задаем ресурс на максимальном режиме 200 часов.
Двигатель Д30-Ф6 устанавливается на истребителе-перехватчике МиГ-31. На максимальном режиме работает 10 мин за полет (2 мин на взлетном режиме и 10 мин на форсажном режиме). Находим ресурс двигателя:
В результате анализа получили ресурс двигателя в 1000 часов, что удовлетворяет требованиям, предъявляемым к самолетам данного типа.
Критическая точка №56 (на выходной кромке) имеет максимальную температуру. В этой точке коэффициент запаса составил 1,4.
По сравнению с упрощенным расчетом критическая точка (№1) на входной кромке лежит далеко от допустимой границы. Это позволило поднять ресурс двигателя на максимальном режиме с 35 часов до 200.
В результате выполнения работы был проведен уточненный расчет охлаждаемой лопатки. Целью выполнения проекта являлось выполнение эскизного проекта охлаждаемой лопатки, представленного на листе формата А1.
Критическая точка - на выходной кромке. Минимальный коэффициент запаса к=1,4. Ресурс 1000 часов.
Спроектированная лопатка удовлетворяет требованиям современной авиации и технологическим возможностям производства.
1. А. В. Олейник, С. Ю. Шарков, «расчет теплового и термонапряженного состояния охлаждаемых лопаток турбин», Харьков «ХАИ»,1995г.
2. «Двигатели 1944-2000: авиационные, ракетные, морские, промышленные двигатели», - Москва, «АКС-Конверсалт», 2000 г.
Граничные условия теплообмена на наружной поверхности и в каналах охлаждаемой лопатки авиационного газотурбинного двигателя. Выбор критической точки лопатки и предварительная оценка ресурса. Расчет температур и напряжений в критической точке лопатки. курсовая работа [1,1 M], добавлен 02.09.2015
Конструкция охлаждаемой лопатки турбины высокого давления. Выбор типа охлаждения лопатки - конвективно-пленочный. Построение контура профиля лопатки с помощью пакета программ SAPR, разбивка на сетку конечных элементов. Расчет коэффициентов теплоотдачи. курсовая работа [4,3 M], добавлен 07.02.2012
Расчет основных параметров системы охлаждения, греющей температуры. Создание конечно-элементной расчетной сетки. Схема подвода и распределения воздуха. Расчет граничных условий теплообмена, поля температур и напряженного состояния неохлаждаемой лопатки. курсовая работа [1,3 M], добавлен 15.02.2012
Разработка конструкции охлаждаемой лопатки ступени турбины высокого давления ТРДД. Создание сетки конечных элементов с помощь подмодуля САПР. Расчет граничных условий теплообмена, температурного поля, термонапряженного состояния и его оптимизации. курсовая работа [1,5 M], добавлен 17.02.2012
Расчет теплового состояния охлаждаемой лопатки. Расчет греющей и охлаждающей температур, коэффициентов теплоотдачи на наружной поверхности лопатки. Создание расчетной сетки. Распределение изотермических полей температур в лопатке, определение ресурса. курсовая работа [775,6 K], добавлен 08.02.2012
Оптимизация термонапряженного состояния лопатки. Создание сетки конечных элементов. Расчет граничных условий теплообмена. Изменение коэффициента теплоотдачи по обводу профиля. Расчет температурного поля. Оптимизация термонапряженного состояния. контрольная работа [295,3 K], добавлен 04.02.2012
Назначение аппарата воздушного охлаждения для конденсации паров бензина, его место в технологической схеме блока АТ. Классификация воздухоподающих устройств и трубных секций. Расчет температуры начала и конца конденсации. Тепловая нагрузка конденсатора. курсовая работа [198,3 K], добавлен 04.06.2012
Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д. PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах. Рекомендуем скачать работу .

© 2000 — 2021



Исследование термонапряженного состояния охлаждаемой лопатки ТРДД курсовая работа. Производство и технологии.
Краткое Сочинение Про Беслан
Сочинение На Тему Узбекистан Мой Край Родной
Курсовая работа по теме Анализ хозяйственной деятельности ООО 'Шининвест'
Сочинение Про Успех
Дипломная работа по теме Маркетинговые исследования потребителей туристского продукта
Реферат по теме Экспресс диагностика особо опасных инфекций.
Аргументы Для Эссе
Мини Сочинение Приход Осени
Дипломная работа: Выделение, изучение свойств микроорганизмов и их использование для выполнения подготовительных процессов переработки овчинно-мехового сырья
Курсовая Работа На Тему Добровольный Отказ От Совершения Преступления
Контрольная Работа 8 Класс Мерзляков
Контрольная работа по теме Аналіз діяльності Гюстава Доре
Реферат: Новгородские берестяные грамоты
Реферат: Sloan And Hopper Essay Research Paper SUMMERTIME
Сочинение Осень 10 Предложений
Доклад: А.С. Хомяков: концепция живого знания и принцип соборности
Готовый Дипломная Работа Педагогика
Задание На Курсовой Расчет Металлочерепицы Металлочерепицей
Реферат На Тему Репрессивная Система И Карательная Политика Ссср
Смешные Сочинения Детей
Проектирование модульной конструкции измерителя барометрического давления для барометрического нивелирования - Геология, гидрология и геодезия курсовая работа
Классификация цен в зависимости от условий поставки и продажи товаров – франкирование цен - Маркетинг, реклама и торговля контрольная работа
Оценка снабженческо-сбытовой политики предприятия - Маркетинг, реклама и торговля контрольная работа