Научная статья на тему 'Расчет статических параметров газа в различных сечениях проточной части двигателя'

Расчет статических параметров газа в различных сечениях проточной части двигателя Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

CC BY
156
78
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
РАСЧЕТ СТАТИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ГАЗА / ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИЕ ПАРАМЕТРЫ ПРОТОЧНОЙ ЧАСТИ ГТД

Аннотация научной статьи по механике и машиностроению, автор научной работы — Титов А.В., Осипов Б.М.

В статье изложена методика расчета статических параметров газа в различных сечениях проточной части ГТД

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Текст научной работы на тему «Расчет статических параметров газа в различных сечениях проточной части двигателя»

МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНЫЙ ЖУРНАЛ «ИННОВАЦИОННАЯ НАУКА» №11-2/2016 ISSN 2410-6070

1. Дружинин Л. Н., Швец Л. И., Лапшин Л. И. Математическое моделирование ГТД на современных ЭВМ при исследовании параметров и характеристик авиационных двигателей. - Тр. ЦИАМ, №832, 1979 - 45 с.

2. Ахметзянов А. М., Дубравский Н. Г., Тунаков А. П. Диагностика состояния ВРД по термогазодинамическим параметрам. - М.: Машиностроение, 1983. - 206 с.

3. Гафуров А.М, Осипов Б.М., Титов А.В., Гафуров Н.М., Программная среда для проведения энергоаудита газотурбинных установок. Энергетика Татарстана №3(39) 2015. - с. 20-25

© Титов А.В., Осипов Б.М., 2016

УДК 533.17

А.В. Титов

к.т.н., профессор Б.М. Осипов

к.т.н., профессор

Казанский государственный энергетический университет

г. Казань, Российская Федерация

РАСЧЕТ СТАТИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ГАЗА В РАЗЛИЧНЫХ СЕЧЕНИЯХ ПРОТОЧНОЙ ЧАСТИ ДВИГАТЕЛЯ

Аннотация

В статье изложена методика расчета статических параметров газа в различных сечениях проточной части ГТД

Ключевые слова

Расчет статических параметров газа, термодинамические параметры проточной части ГТД.

Несмотря на то, что в основе термогазодинамического расчета при математическом моделировании газотурбинных двигателей лежит методика использования заторможенных параметров газа [1], во многих случаях необходим расчет статических параметров газа в различных сечениях проточной части ГТД [2,3].

Данной методикой не предусмотрен расчет сверхкритических режимов течения газа. Для выполнения расчета статических параметров в любом сечении проточной части двигателя должны быть заданы

- температура торможения, Р - давление торможения, G - массовый секундный расход газа, qx - относительный расход топлива, определяющий состав газа (для воздуха qx =0), F - площадь проходного сечения, R - газовая постоянная.

Статические параметры потока в сечении определяются путем решения системы пяти уравнений (энергии, адиабаты, состояния)

Н* = Н + С2 / 2*10-3, н = f(T,qT),

S* = S + RlnP* / P, (1)

S = f (T, q^, PFC = GRT*10-3,

где Н*,Н [кДж/кг] - заторможенная и статическая энтальпия газа в сечении, S*, S [кДж/кг] -заторможенная и статическая энтропия в сечении.

После несложных преобразований эта система сводится к одному уравнению вида

T=llna+S/^VH * -H , (2)

где a = (104 V20 F P*) / (G* R* eS*®) - есть величина постоянная для заданного сечения, т.к. S*i=f(T*, q^), T - статическая температура в процессе приближений.

МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНЫЙ ЖУРНАЛ «ИННОВАЦИОННАЯ НАУКА» №11-2/2016 ISSN 2410-6070

Уравнение (2) решается итерационно с помощью метода деления заданного интервала неопределенности пополам. Первоначальные границы интервала неопределенности по статической температуре назначаются из физических соображений

Tmax Т , Tmin Ткр,

где Ткр = fT*, qx) - критическая температура в потоке при критическом истечении. Величина Т в первом приближении выбирается в середине интервала неопределенности

Т_ T max+ T min (3)

2

По значению Т находятся

S = fT, qT), Т = fT, qT).

По уравнению (2) находится Т и сравнивается с заданным Т, если величина Т>Т, то принимается Tmin = Т, иначе Tmax = Т. Далее выполняется новое приближение, начиная с уравнения (3). Уравнение (2) считается решенным при выполнении неравенства

T'-T ,

— <0.5*10-4. (4)

В процессе работы математической модели возможны ситуации, при которых решение уравнения (2) дает Т < Ткр, что соответствует сверхкритическому режиму течения, которое предполагается невозможным в рассматриваемых каналах ГТД. Для таких случаев предусмотрен второй выход из процесса итераций по условию

T - Tkp

Tkp

< 0.5*10 (5)

и принимается Т=Т

кр

После определения статической температуры потока по первому и третьему уравнениям системы (1) находятся скорость и давление в потоке

С=л/2000(Н * -Н), (6)

Р=^ з (7)

ЯС10

В заключении работы модуля определяются дополнительные параметры. Плотность газа

р 1 о3

р = —103 (8) RT

акр=л/2000(Я * -Нкр ), (9)

Критическая скорость

где Нкр = у(Ткр^т)

и теплоемкость газа (воздуха) при постоянном давлении

Сри (10)

Реализованный алгоритм в отдельной подпрограмме позволяет использовать её в любых расчетах модулей узлов ГТД.

Список использованной литературы:

1. Ахметзянов А. М., Дубравский Н. Г., Тунаков А. П. Диагностика состояния ВРД по термогазодинамическим параметрам. - М.: Машиностроение, 1983. - 206 с.

2. Тунаков А.П. Методы оптимизации при доводке и проектировании газотурбинных двигателей. - М.: Машиностроение, 1979. - 184 с.

3. Гафуров А.М, Осипов Б.М., Титов А.В., Гафуров Н.М., Программная среда для проведения энергоаудита газотурбинных установок. Энергетика Татарстана №3(39) 2015. - с. 20-25

© Титов А.В., Осипов Б.М., 2016

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.