Розроблено метод розрахунку відцентрового напору в різних придискових порожнинах роторів газових турбін. Виконано модифікацію методу розрахунку розгалужених гідравлічних мереж, яка виключає осциляцію ітераційного процесу та забезпечує швидку збіжність розрахунків охолоджування роторів газових турбін. Створено комплексний метод розрахунку систем охолоджування газових турбін на базі зрощення методу розрахунку гідравлічних мереж і методу розрахунку течії та теплообміну в'язкої стисливої рідини. Запропоновано модифікацію методу розрахунку розгалужених гідравлічних мереж, що виконує їх аналіз у разі критичних і надкритичних перепадів тиску в каналах охолоджування.

  Скачати повний текст

Розроблено математичну модель гідродинамічного та теплового пограничного шару для визначення коефіцієнта тепловіддачі на торцевій поверхні міжлопаткових каналів активних і реактивних турбінних решіток. Запропоновано спосіб зведення тривимірної задачі теплопровідності до двовимірної й обгрунтовано його застосування для попереднього розрахунку температурного стану газової турбіни з достатньою точністю для попереднього аналізу. Вирішено проблему запирання каналів системи охолодження за досягнення швидкості звуку шляхом введення додаткових гідравлічних опорів. Встановлено, що незалежно від форми зазору біля диска характер зміни відцентрового напору в роторах турбін залежно від витрат повітря в зазорі може бути описаний імітаційною залежністю. Виконано порівняльний аналіз ефективності повітря, насиченої та вологої водяної пари в каналах системи охолодження за допомогою математичної моделі течії та теплообміну одно- та двофазного теплоносіїв. Уточнено рівняня подібності для теплообміну в каналах круглого та прямокутного поперечних перерізів, що дозволило виправити розрахунок температури охолоджуваних лопаток газових турбін на 20 - 30 К. Створено алгоритм і програму, на основі методу ЛПt-послідовностей. Проаналізовано розгалужені системи охолодження корпусу, ротора, та напрямних лопаток високотемпературної газової турбіни за використання повітря та перегрітої водяної пари. Встановлено, що однаковий температурний рівень деталей досягається за умов наближеного двократного зниження витрат пари в порівнянні з витратою повітря. Висвітлено застосування пористих елементів з рідиннометалевим теплоносієм для вирівнювання температурного стану оболонки та збільшення ефективності її охолодження.

  Скачати повний текст

Досліджено питання моделювання й аналізу роботи системи охолоджування газових турбін з застосуванням альтернативних охолоджувачів з метою підвищення економічності її роботи, а також підвищення надійності проточних частин газових турбін за допомогою більш точного визначення межових умов теплообміну. Створено математичну модель гідродинамічного та теплового межового шару на торцевій поверхні для соплових і робочих лопаток. Запропоновано закон теплообміну торцевих поверхонь криволінійних каналів, що враховує поправки на степінь турбулентності зовнішньої течії та вторинні течії у кутових зонах поблизу випуклої та вогнутої сторін. Зроблено детальну обробку експериментальних даних шляхом розв'язання оберненої задачі теплопровідності, числового моделювання течії та теплообміну тривимірного в'язкого газу через канал з сопловими лопатками. За цього встановлено причини високої інтенсивності теплообміну у кутових зонах лопаткового апарату. Проаналізовано систему охолоджування за умов її використання як охолоджувача повітря та перегрітої пари. Зроблено порівняльний аналіз для трьох видів теплоносіїв, а саме: повітря, перегрітої та вологої пари, наприклад соплової лопатки першого ступеня з дефлекторною схемою охолоджування. Розроблено метод, який передбачає сумісне інтегрування одновимірних рівнянь енергії, руху, нерозривності для однофазного та двофазного теплоносія та одновимірного рішення рівняння теплопровідності для оболонки лопатки. Показано більшу ефективність вологопарового охолоджування у порівнянні з паровим і повітряним, що дозволяє суттєво підвищити температуру газу перед турбіною.

  Скачати повний текст

Удосконалено модель двофазного теплообміну в пористому середовищі. Створено метод проектуваня альтернативного засобу охолоджування та розроблено конструкції охолоджуваних лопаток газових турбін з використанням пористих елементів, насичених рідиннометалевим теплоносієм для вирівнювання температурного поля в місцях найбільш раптової зміни граничних умов. Вперше розроблено математичну модель процесу кипіння та динаміки рідиннометалевого теплоносія в пористих середовищах, оточених оболонкою, що нерівномірно обігрівається. Удосконалено схему охолодження направляючої лопатки газової турбіни за допомогою використання пористих елементів, насичених двофазним теплоносієм. Теоретично обгрунтовано можливість їх застосування для вирівнювання температурного поля оболонки та збільшення ефективності її охолодження.

  Скачати повний текст