Компьютерный анализ теплового состояния задней подвески авиационного газотурбинного двигателя в условиях огневых испытаний

Обеспечение пожарной безопасности и огнестойкости авиационного двигателя является одним из основных требований НЛГ33.17. Для проверки соответствия разработанного газотурбинного двигателя требованию огнестойкости и огненепроницаемости, как правило, проводят специальные огневые испытания. Проверка огнестойкости и огненепроницаемости газотурбинного двигателя только на основе экспериментального подхода требует значительных затрат и без предварительного расчетного анализа не гарантирует положительных результатов испытаний, выполняемых на завершающих этапах разработки изделия. Приведены методические рекомендации по численному расчету теплового состояния детали в условиях воздействия горелки для подтверждения требований огненепроницаемости согласно НЛГ33.17. Рассмотрены различные подходы к моделированию факельного горения для получения близких к эксперименту тепловых полей. Валидация проведена на основании полноразмерных экспериментальных данных по огневым испытаниям задней подвески газотурбинного двигателя.
EDN: AOUGBV, https://elibrary/aougbv

Литература

[1] Mokhov K.Y., Kudryavtsev A.Y., Voronkov O.V. et al. Numerical simulation of fire resistance test for gas turbine component using coupled CFD/FEM approach. Int. J. Aerosp. Eng., 2020, vol. 2020, no. 1, art. 8867708, doi: https://doi.org/10.1155/2020/8867708

[2] Grange N., Chetehouna K., Gascoin N. et al. Numerical investigation of the heat transfer in an aeronautical composite material under fire stress. Fire Saf. J., 2016, vol. 80, pp. 56–63, doi: https://doi.org/10.1016/j.firesaf.2016.01.005

[3] Prieler R., Mayrhofer M., Eichhorn M. et al. Development of a numerical approach based on coupled CFD/FEM analysis for virtual fire resistance tests—Part A: Thermal analysis of the gas phase combustion and different test specimens. FAM, 2018, vol. 43, no. 1, pp. 34–50, doi: https://doi.org/10.1002/fam.2666

[4] Prieler R., Gerhardter H., Landfahrer M. et al. Development of a numerically efficient approach based on coupled CFD/FEM analysis for virtual fire resistance tests—part B: deformation process of a steel structure. FAM, 2020, vol. 44, no. 5, pp. 704–723, doi: https://doi.org/10.1002/fam.2846

[5] Михеева М.В., Ханталин Д.С., Шепель В.Т. Численная модель огненепроницаемости элементов газотурбинных двигателей из алюминиевых сплавов. Вестник ПНИПУ. Аэрокосмическая техника, 2022, № 69, с. 23–32, doi: https://doi.org/10.15593/2224-9982/2022.69.03

[6] Качалин К.В., Костенко А.О., Шепель В.Т. Сертификация оборудования авиационного ГТД на основе анализа. Вестник УГАТУ, 2012, т. 16, № 2, с. 76–81.

[7] Холманова М.А. Обеспечение огненепроницаемости корпуса вентилятора авиационного ГТД. Дисс. … канд. тех. наук. Рыбинск, РГАТУ, 2022. 174 с.

[8] Wang Z., Jia F., Galea E.R. et al. Computational fluid dynamics simulation of a post-crash aircraft fire test. J. Aircr., 2013, vol. 50, no. 1, pp. 164–175, doi: https://doi.org/10.2514/1.C031845

[9] Приказ Росавиации N 820-П. Об утверждении норм летной годности двигателей воздушных судов НЛГ 33 от 17.11.2022.

[10] ISO 2685. Aircraft. Environmental test procedure for airborne equipment. Resistance to fire in designated fire zones. 1998.

[11] Рекомендательный циркуляр РЦ-D33.3(7). Проведение огневых испытаний компонентов двигателя на огнестойкость и огненепроницаемость.

[12] Рекомендательный циркуляр № РЦ-АП 33.17. Пожарная безопасность. Москва, МАК, 2003.

[13] Лойцянский Л.Г. Механика жидкости и газа. Москва, Дрофа, 2003. 840 с.

[14] Rodi W. Experience with two-layer models combining the k-epsilon model with a one-equation model near the wall. 29th Aerospace Sciences Meeting, 1991, paper AIAA 91-0216, doi: https://doi.org/10.2514/6.1991-216

[15] Shih T.-H., Liou W.W., Shabbir A. et al. A new K-epsilon eddy viscosity model for high reynolds number turbulent flows: model development and validation. NASA-TM-106721. NASA, 1994. 33 p.

[16] Modest M.F. Radiative heat transfer. Academic Press, 2003. 822 p.

[17] Siegel R., Howell J.R. Thermal radiation heat transfer. Hemisphere Publishing Co, 1992. 1072 p.

[18] Кутателадзе С.С. Теплопередача и гидродинамическое сопротивление. Москва, Энергоатомиздат, 1990. 365 с.

[19] Koch R., Becker R. Evaluation of quadrature schemes for the discrete ordinates method. J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transfer, 2004, vol. 84, no. 4, pp. 423–435, doi: https://doi.org/10.1016/S0022-4073(03)00260-7

[20] Lathrop K.D., Carlson B.G. Discrete ordinates angular quadrature of the neutron transport equation. Report LA-3186. Los Alamos Scientific Laboratory, 1965. 48 p.

[21] Holman J.P. Heat transfer. McGraw Hill, 2001. 665 p.

[22] Исаченко В.П., Осипова В.А., Сукомел А.С. Теплопередача. Москва, Энергия, 1975. 488 с.

[23] Hottel A.H., Sarofim A. Radiative transfer. McGraw-Hill, 1967. 520 p.

[24] STAR-CCM+ v17.02. Siemens PLM software, 2022.

[25] Постыляков А.Ю., Шварц Д.Л., Михайленко А.М. Определение коэффициента излучения титановых сплавов ВИ-0 и ВТ6 после нагрева при повышенных температурах. В: Труды XII Конгресса прокатчиков. Т. 1. Москва, Грин Принт, 2019, с. 242–246.