Математическая модель камеры сгорания Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

_МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНЫЙ ЖУРНАЛ «ИННОВАЦИОННАЯ НАУКА» №03-1/2017 ISSN 2410-6070_

основе математических моделей.// Известия высших учебных заведений. Авиационная техника. 2010. № 1. С. 45-47.

2. Осипов Б.М., Титов А.В., Хамматов А.Р. Инструментальная среда исследования газотурбинных установок // Вестник Казанского государственного технического университета им. А.Н. Туполева. 2009. № 1. С. 22-25.

3. Титов A.B., Осипов Б.М., Хамматов А.Р., Желтухин В.И., Ахметов К.Н. Применение программного комплекса град для исследований стационарных энергетических установок. // Тяжелое машиностроение. 2009. № 6. С. 9-11.

4. Осипов Б.М., Титов А.В., Хамматов А.Р. Математическое моделирование в энергетическом аудите агрегатов с газотурбинным приводом. // Вестник Казанского государственного технического университета им. А.Н. Туполева. 2008. № 3. С. 14-16.

5. Осипов Б.М., Осипов А.Б., Сафонов И.В., Титов А.В. Математическая модель ГТУ для исследования процесса запуска. // Вестник Казанского государственного технического университета им. А.Н. Туполева. 2005. № 3. С. 8-11.

© Титов А.В., Осипов Б.М., 2017

УДК 51-74

А.В. Титов

к.т.н., профессор Б.М. Осипов

к.т.н., профессор

Казанский государственный энергетический университет,

г. Казань, РФ

МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ КАМЕРЫ СГОРАНИЯ

Аннотация

В статье изложен алгоритм расчета термогазодинамических параметров в математической модели камеры сгорания.

Ключевые слова

Математическая модель, камера сгорания, газотурбинный двигатель.

В алгоритме модуля узла «Основная камера сгорания» производится расчет расхода углеводородного горючего [1] и параметров газа на заданную температуру Т* (в области а > 1). Входные данные:

Тг - температура торможения за камерой сгорания, К. Она либо является параметром, задающим режим работы двигателя, либо задается в нулевом приближении, а затем уточняется из условия получения других параметров, задающих режим;

Ни - низшая теплотворная способность топлива, кДж/кг;

Lo - количество воздуха теоретически необходимого для сжигания 1 кг топлива, кг/кг;

Fl - площадь проходного сечения на входе в камеру сгорания, м2;

ДG - количество охлаждающего воздуха, ранее отобранного в компрессоре и подводимого для охлаждения каких-либо деталей камеры сгорания или лопаток первого соплового аппарата турбины. Характеризуется четырьмя параметрами: номером подвода, признаком подвода, подогревом подводимого воздуха и количеством подводимого воздуха.

Коэффициенты восстановления полного давления с и полноты сгорания ^ могут быть заданы

_МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНЫЙ ЖУРНАЛ «ИННОВАЦИОННАЯ НАУКА» №03-1/2017 ISSN 2410-6070_

постоянными, или в виде Пкс = f(x) , Окс = f(x) [2,3]. Алгоритм модуля:

1. По характеристикам (при их наличии) определяется полнота сгорания и коэффициент восстановления полного давления:

Пкс = f(Xi), Окс = f(Xi).

2. Рассчитываются энтальпии воздуха и чистых продуктов сгорания при температуре на выходе из камеры сгорания:

Н*вг = f (Тг, qTi = 0), Н*чпс = f (Гт, qTi = 1).

Нг - Н*

3. Относительный расход топлива q'x = jj и* тт

Ни 'Vre - Нчпс + Н 0

4. Коэффициент избытка воздуха а = —- .

qT ' L0

5. Часовой расход топлива G т = 3600-Gi-q'x.

6. Отбор или подвод охлаждающего воздуха G т = Gi+AG.

7. Относительный расход топлива на выходе из камеры сгорания

, _ G'T

= G.

8. Расход газа на выходе из камеры сгорания G2 = G'i + G't.

9. При подводе охлаждающего воздуха Н*<жл = f (Т^охл, qT = 0).

10. Энергия смешения Е = ff*i-Gi + Н*охл•AG.

11. Энтальпия, температура и энтропия газа на выходе из камеры сгорания

E

Н*2 = —- ; Т*2 = f (Н*2, qT2); S2 = f (7*2, qT2). G2

12. Давление торможения Р*2 = РгОкс .

При задании площади входного сечения рассчитываются статистические параметры на входе в камеру сгорания. Предусмотрены возможности отбора воздуха из входного сечения и подвод воздуха в выходном сечении, имитирующем сброс охлаждающего воздуха через сопловые лопатки в проточную часть до сечения горла соплового аппарата [4,5]. Предусмотрена возможность расчета статических параметров во входном и выходном сечениях камеры сгорания.

Список использованной литературы:

1. Осипов Б.М., Титов А.В., Хамматов А.Р. Исследование энергетических газотурбинных приводов на основе математических моделей.// Известия высших учебных заведений. Авиационная техника. 2010. № 1. С. 45-47.

2. Осипов Б.М., Титов А.В., Хамматов А.Р. Инструментальная среда исследования газотурбинных установок // Вестник Казанского государственного технического университета им. А.Н. Туполева. 2009. № 1. С. 22-25.

3. Титов A.B., Осипов Б.М., Хамматов А.Р., Желтухин В.И., Ахметов К.Н. Применение программного комплекса град для исследований стационарных энергетических установок. // Тяжелое машиностроение. 2009. № 6. С. 9-11.

4. Осипов Б.М., Титов А.В., Хамматов А.Р. Математическое моделирование в энергетическом аудите агрегатов с газотурбинным приводом. // Вестник Казанского государственного технического университета им. А.Н. Туполева. 2008. № 3. С. 14-16.

5. Осипов Б.М., Осипов А.Б., Сафонов И.В., Титов А.В. Математическая модель ГТУ для исследования процесса запуска. // Вестник Казанского государственного технического университета им. А.Н. Туполева. 2005. № 3. С. 8-11.

© Титов А.В., Осипов Б.М., 2017