Оцінка достовірності напівемпіричної методики турбулентного горіння у форсажній камері згоряння газотурбінного двигуна
DOI:
https://doi.org/10.15587/2312-8372.2020.199964Ключові слова:
газодинамічні розрахунки, авіаційні двигуни, турбореактивні двоконтурні двигуни, форсажно-вихідний пристрій, робочий процес.Анотація
Об'єктом дослідження є робочий процес у форсажній камері згоряння турбореактивного двоконтурного двигуна зі змішуванням потоків. Дослідження були спрямовані на розробку комплексної методики розрахунку форсажно-вихідного пристрою форсованого турбореактивного двоконтурного двигуна з урахуванням нерівномірності коефіцієнта надлишку кисню та турбулентності потоку.
Для розрахунку процесу сумішоутворення використовувалась модель роздільної течії газової та рідкої фаз з урахуванням впливу кінцевих швидкостей переносу між фазами. Для розрахунку газової фази використовувався чисельний метод, заснований на використанні ейлерово-лагранжевого підходу, який дозволяє розрахувати тривимірну стиснену нестаціонарну течію у форсажно-вихідному пристрої. Потік газу та повітря описується рівняннями Нав'є-Стокса, розподілених за Рейнольдсом, і однопараметричною моделлю турбулентної в'язкості. Диференціальні рівняння рідкої фази вирішувалися методом Рунге-Кутта. Облік турбулентного горіння виконано за допомогою напівемпіричної теорії.
Основним показником робочого процесу у форсажній камері згоряння є коефіцієнт повноти згоряння, від якого залежить тяга двигуна на форсованому режимі роботи. Для оцінки ефективності горіння розраховуються поля швидкостей, температури, тиску, масової частки кисню, парів палива та пульсаційної швидкості. Ці величини визначаються шляхом чисельного моделювання двофазного потоку. В роботі використовується модель роздільної течії газової та рідкої фаз з урахуванням впливу кінцевих швидкостей переносу між фазами. Маючи дані чисельного розрахунку та напівемпіричну модель визначена повнота згоряння палива в залежності від коефіцієнта надлишку повітря та довжини зони горіння. Використана в даній роботі методика дозволяє розрахувати повноту згоряння палива в форсажній камері згоряння, а результати розрахунків збігаються з експериментальними даними з похибкою не більше 7 %. За значеннями повноти згоряння визначається тяга сопла на форсованому режимі роботи двигунаПосилання
- Nechaev, Iu. N. (1990). Teoriia aviatsionnykh dvigatelei. Izv. VVIA im. Zhukovskogo, 703.
- Abramovich, G. N., Girshovich, T. A., Krashennikov, S. Iu., Sekundov, A. N. et. al. (1984). Teoriia turbulentnykh strui. Moscow: Nauka, 715.
- Epifanov, S. V., Kravchenko, I. F., Loginov, V. V. (2017). Kontseptsii proektirovaniia i dovodki dvigatelei dlia uchebno-boevykh samoletov. Kharkiv: Natsionalnyi aerokosmicheskii universitet im. N.E. Zhukovskogo “KHAI”, 390.
- Kharitonov, V. F. (2001). Metody, ispolzuemye pri modelirovanii kamer sgoraniia GTD. Izvestiia vuzov. Aviatsionnaia tekhnika, 3, 23–25.
- Boiko, A. V., Govoruschenko, Iu. N., Ershov, S. V., Rusanov, A. V. et. al. (2002). Aerodinamicheskii raschet i optimalnoe proektirovanie protochnoi chasti turbomashin. Kharkiv: NTU, KHPI, 356.
- Kislov, O. V., Rublev, V. I. (2004). Metodika otsenki effektivnosti forsazhno-vykhodnykh ustroistv TRDDF. Voprosy proektirovaniia i proizvodstva konstruktsii letatelnykh apparatov. Sbornik nauchnykh trudov. NAU im. N.E. Zhukovskogo, 36 (1), 50–59.
- Loginov, V. V., Rublev, V. I. (2004). Modelirovanie techeniia v forsazhnoi kamere sgoraniia aviatsionnogo dvigatelia. Іntegrovanі tekhnologіi ta energozberezhennia, 4, 60–67.
- Oran, E. S., Boris, J. P. (2000). Numerical Simulation of Reactive Flow. Cambridge University Press, 530. doi: http://doi.org/10.1017/cbo9780511574474
- Lefevr, A. (1986). Protsessy v kamere sgoraniia GTD. Moscow: Mir, 566.
- Spalding, D. B. (1979). Combustion and Mass Transfer. Elsevier, 418.
- Gruzdev, V. N., Dakhin, V. A., Talantov, A. V. (1984). Vliianie stabilizatorov plameni i goreniia na protsessy smesheniia v priamotochnykh kamerakh sgoraniia. Protsessy goreniia v potoke. Kazan: KAI, 79.
- Talantov, A. V. (1978). Gorenie v potoke. Moscow: Mashinostroenie, 160.
- Raushenbakh, B. V. et. al. (1964). Fizicheskie osnovy rabochego protsessa v kamerakh sgoraniia vozdushno-reaktivnykh dvigatelei. Moscow: Mashinostroenie, 527.
- Pchelkin, Iu. M. (1973). Kamery sgoraniia gazoturbinnykh dvigatelei. Moscow: Mashinostroenie, 392.
- Gruzdev, V. N. (1987). Metodika rascheta integralnoi polnoty sgoraniia topliva v kamere priamotochnogo tipa. Rabochie protsessy v kamerakh sgoraniia vozdushno-reaktivnykh dvigatelei. Kazan: KAI, 18–28.
- Solntsev, V. P. (1978). Vliianie parametrov turbulentnosti na protsess sgoraniia odnorodnoi benzino-vozdushnoi smesi za stabilizatorom v usloviiakh zakrytogo potoka. Stabilizatsiia plameni i razvitie protsessov sgoraniia v turbulentnom potoke. Moscow: Nauka, 75–126.
- Musin, L. R. et. al. (1974). Vliianie zateneniia kamery sgoraniia stabilizatorami na skorost rasprostraneniia plameni v turbulentnom potoke odnofaznoi smesi. Gorenie v potoke, 167, 21–28.
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2020 Vasyl Loginov, Volodymyr Rublov, Аlexandr Yelansky
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.
