CC BY
346
Секция «Моделирование физико-механических и тепловьх процессов в машинах и аппаратах»
4. Газотурбинная установка НК-36СТ. Техническое описание и инструкция по эксплуатации [Электронный ресурс]. - Электротекстовые граф. дан. (25,5 Мб) Ч. I. Техническое описание.
5. Газоперекачивающий агрегат на базе двигателя НК-36СТ. Техническое описание и инструкция
по эксплуатации [Электронный ресурс]. - Электротекстовые граф. дан. (3,6 Мб). Техническое описание.
© Ганиев Е. В., Вавин М. Ю., Виноградов А. С., 2010
УДК 669.713.7
В. С. Горошко, Е. В. Черненко Научный руководитель - А. А. Кишкин Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева, Красноярск
К ПОСТАНОВКЕ ЗАДАЧИ ПО ИССЛЕДОВАНИЮ ДИНАМИЧЕСКОГО ППС С ГРАДИЕНТНЫМ ПРОФИЛЕМ СКОРОСТИ
Проведен анализ степенного и градиентного профиля распределения скорости. Выявлены и обоснованы преимущества использования градиентного профиля распределения скорости. Предложена методика получения достоверной математической модели течения жидкости в пространственном пограничном слое на основе решения уравнения импульсов совместно с градиентным профилем распределения скорости и ламинарным законом трения.
Большая часть существующих на сегодняшний день методик расчета течений в проточных частях энергосиловых установок носит эмпирический характер и основана на обработке экспериментальных результатов, что не всегда обеспечивает требуемую точность расчета гидродинамических характеристик в широком диапазоне изменяемых параметров. Поэтому существует необходимость разработки теоретической методики расчета. Наличие достоверной методики расчета позволит существенно снизить материальные и временные затраты на эскизное проектирование, испытания и доводку современных энергосиловых установок.
Задачей данной работы является получение достоверной методики расчета параметров трехмерных течений на основе преобразований уравнения импульсов совместно с законом трения с заданным профилем распределения скорости.
На сегодняшний день существует несколько профилей для аппроксимации эпюры скорости в пограничном слое при течении жидкостей. В данной работе изначально предлагается использование степенного и градиентного профиля.
Оба профиля в основной части турбулентного ядра потока согласуются с опытными данными многих исследователей. Однако, для степенного профи-
ди
ля распределения скорости — ф 0 на толщине подУ
граничного слоя, что определяет наличие излома профиля на оси трубы. Между тем естественным условием на оси, подтверждаемым опытными данными, является I — I = 0 (излома нет).
ду
у =5=Я
Графически эпюры степенного и градиентного распределения скорости в пристеночном пограничном слое представлены на рисунке.
Следует отметить, что градиентный профиль не
имеет недостатка степенного профиля: имеет ди = 0
дЯ
в центре трубы, что определяет отсутствие излома профиля на оси трубы. Также градиентный профиль
имеет производную на неподвижной стенке:
д
—[1 - (1 - у Г ]= т(1 - у )т-1.
дУ
Вследствие очевидных преимуществ градиентного профиля дальнейшие преобразования осуществляем методом подстановки эпюры градиентного распределения скорости в уравнение импульсов и их решения совместно с законом трения.
и
1
0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1
- \ 1
/V и=у т
^ 1
т=7
/ \
/ и =1-(1-У)ш
/
/
0
0.2
0.4
0.6
0.8
Y
Рис. 1. Степенной и градиентный профили распределения скорости
Произведя преобразования для толщин пространственного пограничного слоя, вычисляем относительные характерные толщины:
Актуальные проблемы авиации и космонавтики. Технические науки
И - 5Ф
8Ф
3 —
1 з;
е 8
М-■
18
^Ф
е 8ф
£--2 4
е2 8Ф*
^--, К - М + 3 .
3М
Для удобства относительные характерные толщины для градиентного закона распределения профиля скорости при различных значениях т сведены в таблицу.
Значения характерных относительных толщин для градиентного закона распределения скорости по толщине III 1С
т И 3 М Ь К
1 3 0,8 1,25 0,66(6) 0,66(6) 2,05
2 2,5 0,7229 1,5807 0,7054 0,6173 2,3036
7 2,1429 0,6416 1,9187 0,7081 0,5752 2,5603
9 2,11(1) 0,6329 1,9545 0,7065 0,5711 2,5874
11 2,09(09) 0,6272 1,9779 0,7053 0,5685 2,6051
Далее записываем уравнение импульсов пространственного пограничного слоя в проекциях на естественную систему координат ф и у.
Для решения уравнения необходимо знать закон трения. Все предшествующие расчетные методики основывались на решении уравнения импульсов при подстановке закона трения для турбулентного течения. Турбулентное течение в пространственном пограничном слое возникают лишь в направлении переносных скоростей, в то время как в относительном направлении течения скорости невелики и имеет место ламинарное течение.
Приняв во внимание этот факт, появляется необходимость создания новой методики, учитывающей сложное поведение потоков в проточных частях энергосиловых установок.
После подстановки получается новая система уравнений, после интегрирования которой могут быть получены достоверные параметры сложных течений в различных элементах проточных частей энергосиловых установок, в частности - в межлопаточных каналах турбомашин.
© Горошко В. С., Черненко Е. В., Кишкин А. А., 2010
УДК 621.436
А. В. Делков Научный руководитель - М. Г. Мелкозеров Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева, Красноярск
ПРОБЛЕМЫ И ПЕРСПЕКТИВЫ СОЗДАНИЯ УСТАНОВОК РЕЗЕРВНОГО ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ НА БАЗЕ ГАЗОТУРБИННЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ
Обозначены перспективы развития децентрализованной системы электроснабжения с использованием в качестве источников энергии генераторов с газотурбинными двигателями.
Производственный потенциал энергетики России в настоящее время составляет более 700 электростанций общей мощностью 215 млн. кВт. Согласно оценкам экспертов, 37 % мощностей электростанций выработали свой ресурс и требуют замены. Износ линий электропередач всех классов превышает 25 %, подстанций - 45 % [1]. Все это свидетельствует о нарастающей вероятности аварий в системе централизованного электроснабжения.
Возможным выходом из сложившейся ситуации можно считать частичный переход к децентрализованной системе электроснабжения. В развитых странах мира 10...25 % электроэнергии производится средствами малой энергетики. В России всего 0,5 % [1]. Развитие этого направления тормозится из-за высоких финансовых вложений и длинного (до 3 лет) срока окупаемости установки.
Актуальность использования установок резервного электроснабжения в частном хозяйстве (мощностью до 150.200 кВт) с каждым годом возрастает. Наиболее распространенные варианты таких автономных энергоустановок:
- дизель-генераторные;
- газопоршневые;
- газотурбинные.
Дизель-генератроные установки - самый распространенный вариант. Они давно применяются в качестве аварийных и автономных источников электроэнергии. Существуют дизельные электростанции мощностью от 10 кВт. Такие установки позволяют автономно получать электроэнергию, однако требуют до 0,37 л топлива на один выработанный кВт энергии. Кроме того, эти источники энергии не всегда обладают необходимыми свойствами по соображениям выбросов вредных веществ в атмосферу, шуму, вибрации, массе и другим характеристикам.
Газопоршневые установки могут выдавать от 88 до 1000 кВт электроэнергии. Они созданы на базе поршневого двигателя, могут работать на природном газе, попутных нефтяных газах, коксовом, пи-ролизном, шахтном газе.
Газотурбинные установки (ГТУ) - работают по принципу газотурбинного двигателя. Существуют установки с мощностью от 30 кВт (так называемые
