Газодинамическое моделирование рабочего процесса турбины с учетом присоединенных объемов Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

Ракетно-космические двигатели, энергетические установки и системы терморегулирования летательных аппаратов

Для решения имеющейся проблемы целесообразно использовать в производстве более современное и более эффективное балансировочное оборудование.

Анализ отечественного и зарубежного балансировочного оборудования показал, что наиболее перспективным для динамической балансировки многомассовых роторов ТНА жидкостного ракетного двигателя (ЖРД) являются станки серии НМ 20-НМ 30 фирмы «Шенк».

Универсальные балансировочные станки серии HM дают возможность проводить высокоточную балансировку широкого спектра роторов. Станки подходят как для цилиндрических роторов с собственными шейками, так и дискообразных роторов на балансировочных оправках. Также серия этих станков отличается легкостью модернизации в силу модульной структуры и широкого ассортимента аксессуаров; жесткоопорным принципом, обеспечивающим быструю переналадку станка; широким спектром возможностей; разнообразием систем безопасности для всех классов защиты (URL: http://www.schenck-rotec.ru).

Жесткоопорный принцип устраняет необходимость в калибровочных пусках; проведение коррекции возможно в двух плоскостях; роторы могут быть установлены на их же оригинальные шейки вала или на переходные оправки. Также станки серии НМ обладают возможностью углового позиционирования при использовании ременного привода; автоматическим циклом измерения с изменяемыми настройками времени разгона, измерения и торможения. Функцио-

нальность расширяется за счет использования различных дополнительных модулей, например, для коррекции массы.

Последовательность работы:

- ручная загрузка ротора на опорные стойки, закрытие контропор и подсоединение привода (ременного или карданного);

- закрытие защитного ограждения и старт автоматического цикла измерения;

- разгон, определение и показание величин дисбаланса на дисплее прибора, торможение;

- снятие показаний (измерительный прибор снимает и удерживает показания, даже когда измерительный пуск завершен);

- проверка результатов коррекции (измерительный прибор показывает, был ли достигнут допуск) и выгрузка ротора со станка.

Таким образом, введение в эксплуатацию современных станков повысит эффективность устранения дисбаланса роторов ТНА, уменьшит трудоемкость, снизит затраты на проведение балансировки.

Библиографические ссылки

1. Назаров В. П. Балансировка роторов турбона-сосных агрегатов / под ред. М. В. Краева ; Сиб. аэро-космич. акад. Красноярск, 1995.

2. Гусаров А. А. Балансировка роторов машин. М. : Наука, 2004.

3. Гольдин А. С. Вибрация роторных машин. М. : Машиностроение, 2000.

D. N. Bazhenov, А. N. Shmakov, I. N. Kovalev Siberian State Aerospace University named after academician M. F. Reshetnev, Russia, Krasnoyarsk

INCREASE OF EFFICIENCY OF DYNAMIC BALANCING OF ТНА ROTOR

The article considers a problem of improving the efficiency and accuracy of dynamic balancing rotor of TNA, made by casting.

© Баженов Д. Н., Шмаков А. Н., Ковалев И. Н., 2011

УДК 621.431.75

О. В. Батурин, Г. М. Попов, Д. А. Колмакова, М. Н. Сеньчев

Самарский государственный аэрокосмический университет имени академика С. П. Королева (Национальный исследовательский университет), Россия, Самара

ГАЗОДИНАМИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ РАБОЧЕГО ПРОЦЕССА ТУРБИНЫ С УЧЕТОМ ПРИСОЕДИНЕННЫХ ОБЪЕМОВ

Проведено расчетное исследование потока в многоступенчатой турбине с учетом пространственной структуры потока и присоединенных объемов с использованием различных программных CFD-комплексов.

В настоящее время существует значительное количество различных программных комплексов для решения задач вычислительной газовой динамики. К ним относятся и программы, используемые для изучения потока в лопаточных машинах. Объектом исследования в представленной работе является течение

в турбине высокого и турбине среднего давления ТРДД(Ф) (рис. 1).

Расчеты проводились с применением идентичной геометрии, граничных условий и на одинаковых режимах. Отличие расчетных моделей состоит в использовании различных моделей турбулентности и

Решетневскце чтения

зависимостей, описывающих свойства рабочего тела. Наиболее существенным отличием расчетных моделей (рис. 2) является учет притрактовых полостей и втекания через них в модели Ansys CFX (рис. 2, а); в модели NUMECA их нет (рис. 2, б).

расчетов, полученных в разных программах, проводилась путем сравнения полей распределения по высоте проточной части различных параметров потока, ос-редненных в окружном направлении (рис. 3).

Рис. 1. Проточная часть турбины

В результате расчетов в обеих программах была получена полная информация о параметрах и структуре потока в турбине. Сопоставление результатов

б

Рис. 2. Внешний вид расчетных моделей, созданных в программах Лшуз CFX (а) и ККишеса (б)

Полученные в обеих программах результаты расчетов картины потока не противоречат существующим физическим представлениям и хорошо согласуются между собой. Наибольшие различия заметны в области втулки, особенно на полях температур и, по-видимому, связаны с влиянием втекания из при-трактовых областей, которые были учтены в модели Ansys CFX.

Рис. 3. Распределение полных температур, полученное по различным расчетным моделям

а

O. V. Baturin, G. M. Popov, D. A. Kolmakova, M. N. Senchev

Samara State Aerospace University named after academician S. P. Korolyov (National Research University), Russia, Samara

GASDYNAMIC MODELING OF TURBINE WORKFLOW WITH THE ACCOUNT

OF ASSOCIATED VOLUMES

Calculation research of multi-stage turbine has been carried out taking into account the spatial flow structure and associated volumes by means of various CFD software systems.

© Батурин О. В., Попов Г. М., Колмакова Д. А., Сеньчев М. Н., 2011