Исследование физических процессов в проточных частях газовых турбин с различными хордами лопаток

Проведены теоретическое и экспериментальное исследования течения потока в решетках рабочего колеса ступени турбины с изменением удлинения его лопаток при постоянных ограничивающих диаметрах проточной части (неизменных длинах лопаток). Исследованы четыре одноступенчатые турбины с различными хордами рабочих лопаток и их относительными удлинениями. Для объяснения характера интегральных характеристик ступени турбины при изменении относительного удлинения рабочих лопаток проведены детальные исследования структуры пространственного потока в межвенцовом зазоре и за рабочим колесом. Показана особенность работы четырех рабочих колес в ступени турбины при изменении геометрии каналов по высоте проточной части — от активных у корня до высокореактивных на периферии. Выявлено характерное перераспределение местных значений коэффициентов полезного действия (КПД) и потерь по высоте решеток, связанное с изменением удлинения рабочих лопаток и вращением решеток. Установлено, что с уменьшением удлинения рабочих лопаток зона с минимальным КПД перемещается от корневых сечений проточной части к периферийным с ее одновременной перестройкой и увеличением минимального КПД. При этом интегральные значения КПД рабочих колес с различными относительными удлинениями лопаток остаются одинаковыми и достаточно высокими.

Литература

[1] Моляков В.Д., Куникеев Б.А. Использование теории подобия при проектировании турбин газотурбинных двигателей. Известия высших учебных заведений. Машиностроение, 2021, № 6, с. 48–57, doi: 10.18698/0536-1044-2021-6-48-57.

[2] Моляков В.Д., Тумашев Р.З. Особенности проектирования проточных частей турбин газотурбинных установок в зависимости от состава и параметров рабочей среды. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Машиностроение, 2003, № 2, с. 52–62.

[3] Моляков В.Д., Куникеев Б.А., Троицкий Н.И. Влияние открытого осевого зазора на течение газа и потери энергии в ступени турбины с бандажом на рабочих лопатках. Известия высших учебных заведений. Машиностроение, 2018, № 9, с. 64–73. doi: http://dx.doi.org/10.18698/0536-1044-2018-9-64-73

[4] Бабкин В.И., Цховребов М.М., Солонин В.И. и др. Развитие авиационных ГТД и создание уникальных технологий. Двигатель, 2013, № 2(86), с. 2–7.

[5] Бабкин В.И. Роль науки в решении практических задач авиационного двигателестроения. Двигатель, 2013, № 3(87), с. 2–6.

[6] Харьковский С.В., Масловский А.В., Шатохин А.Г. Проблемы измерения радиальных зазоров высокотемпературных турбин перспективных ГТД. Тр. НТКД–2014. Ч. 1. Москва, АССАД, 2014, с. 72–76

[7] Ланшин А.И., Палкин В.А., Федякин В.Н. Анализ тенденций развития авиационных двигателей для самолетов гражданской авиации. Двигатель, 2010, № 6, с. 2–5.

[8] Иванов М.Я., ред. Высокотемпературные газовые турбины. Москва, Торус пресс, 2010.

[9] Иванов М.Я., Почуев В.П. Проблемы создания высокотемпературных турбин современных авиационных двигателей. Конверсия в машиностроении, 2000, № 5, с. 34–46.

[10] Хайруллин Д.М., Швырева А.Е. Исследование конструкции торцов рабочих лопаток для минимизации утечек в радиальном зазоре турбины. Мат. конф. Авиадвигатели XXI века. Москва, ЦИАМ, 2010, с. 254–257.

[11] Кравченко И.Ф., Зеленый Ю.А., Климик Р.Р. и др. Опыт создания систем управления радиальными зазорами в турбинах ГП «Ивченко прогресс». Мат. конф. Авиадвигатели XXI века. Москва, ЦИАМ, 2010, с. 275–278.

[12] Почуев В.П., Темис Ю.М., Харьковский С.В. Регулирование радиального зазора в ТВД ТРДД. Мат. конф. Авиадвигатели XXI века. Москва, ЦИАМ, 2010, с. 300–302.

[13] Кузменко М.Л., Нагога Г.П., Карелин Д.В. Способы разрешения противоречивых требований при проектировании высокотемпературных газовых турбин. Мат. конф. Авиадвигатели XXI века. Москва, ЦИАМ, 2010, с. 261–266.

[14] Нагога Г.П., Карелин Д.В., Диденко Р.А. Компромиссное решение противоречивых требований как принцип многофакторного проектирования высокотемпературных охлаждаемых турбин. Тр. НТКД–2012. Москва, АССАД, 2012, с. 55–60.

[15] Белоусов А.Н., Мусаткин Н.Ф., Радько В.М. и др. Проектный термогазодинамический расчет основных параметров авиационных лопаточных машин. Самара, СГАУ, 2006.

[16] Иноземцев А.А., Сандрацкий В.Л. Газотурбинные двигатели. Пермь, Авиадвигатель, 2006. 1204 с.

[17] Иноземцев А.А., Нихамкин М.А., Сандрацкий В.Л. Основы конструирования авиационных двигателей и энергетических установок. Т. 2. Компрессоры. Камеры сгорания. Форсажные камеры. Турбины. Выходные устройства. Москва, Машиностроение, 2008. 368 с.