Охлаждение лопатки турбины высокого давления
Дипломная работа - Разное
Другие дипломы по предмету Разное
В°ем IGOR. tm и имя файла, содержащего данные о разбивке профиля лопатки в среднем сечении на сетку конечных элементов - IGOR. set. Результат программа заносит в файл IGOR. tеm. Для визуального просмотра температурного поля запускаем программу Изображение поля Izol. exe, которая осуществляет построение на экране монитора до 16 изолиний поля параметра, расiитанного в узлах триангуляционной сетки (рисунок 4.1). Заносим в командную строку поочередно следующие файлы: Izol. exe IGOR. set IGOR. Tem
Рисунок 4.1 - Распределение изотермических полей температур в охлаждаемой лопатке.
5. Раiет термонапряженного состояния
5.1 Раiет сил и моментов, действующих на перо лопатки
На перо лопатки действует центробежная сила Рцб и изгибающие моменты от действия газовых сил Мu и МА.
,
где ? - плотность материала, ?ЖС32=.
м2-площадь сечения лопатки с учетом вычета площади каналов охлаждения определяем в пакете КОМПАС-V13.
=0,0385 м-высота лопатки;
=0,3212м - радиус расположения центров тяжести бандажных полок принимаем равным периферийному радиусу лопатки
м2 - площадь меридианального сечения бандажной полки;
с-1 - угловая скорость вращения ротора;
м - средний радиус лопатки;
z=76-количество лопаток;
Изгибающие моменты от действия газовых сил определим следующим образом:
5.2 Определение ресурса лопатки
Ресурс лопатки определяем по следующей формуле:
Где ч - назначенный ресурс двигателя;
ч - продолжительность полета;
мин - время работы на максимальном режиме за один полет;
Тогда ч;
Таким образом, назначаем ресурс проектируемой лопатки 333 часа
5.3 Раiет термонапряженного состояния лопатки
Раiет производим на ЭВМ с помощью подмодуля Термонапряженное состояние. Этот подмодуль расiитывает поле напряжений, запасы прочности и другие величины, характеризующие плосконапряженное состояние, при длительном воздействии центробежных сил, изгибающего момента и неравномерного нагрева. В текстовом редакторе производим редактирование файла исходных данных для раiета термонапряженного состояния (SETAX. DAT). Исходные данные включают в себя следующие величины:
IGOR. set - файл сетки конечных элементов
Gs32. dat - файл прочностных свойств материала лопатки (ЖС6-К)
1 1 - тип раiета (упругий, без учета ползучести)
,3 31,4 27,3 - нагрузки: удвоенная центробежная сила (кгс), удвоенный момент Мх (кгстАвсм) и удвоенный момент Му (кгстАвсм).
- продолжительность работы, час
- продолжительность работы, час
Для раiета термонапряженного состояния запускаем программу GRID3. EXE. Это основная программа подмодуля, которая осуществляет раiет поля напряжений.
Раiет напряжений от действия центробежной силы расiитываются по формуле , где N - центробежная сила, приложенная к сечению, Е (Х, У) - модуль упругости, dF (X,Y) - элементарная площадка.
Раiет напряжений от действия изгибающих моментов:
.
Температурные напряжения расiитываются по формуле Биргера-Малинина. Входящие в формулы поверхностные интегралы расiитываются численно по триангуляционной сетке.
После запроса указываем имя файла, содержащего данные о температурном поле лопатки (IGOR. tem). Результат будет занесен в файл с именем IGOR. sig. Для визуального просмотра поля напряжений (рисунок 5.1). заносим в командную строку поочередно следующие файлы:
Izol. exe IGOR. set Sig. dat
Рисунок 5.1-Поле напряжений в охлаждаемой лопатке
Точка № 64 имеет минимальный запас 1,175.
6. Оптимизация термонапряженного состояния
В связи с тем, что спроектированная лопатка не удовлетворяет нормам прочности будем корректировать расход охлаждающего воздуха. Для того чтобы определить в какую сторону изменять расход произведем предварительно раiет термонапряженного состояния неохлаждаемой лопатки.
.1 Раiет температурного поля неохлаждаемой лопатки
Создаем файл исходных данных IGOR0. tm:
1 - тип задачи (стационарная, плоская)
10 - количество отрезков задания теплоотдачи
19 63 93 108 111 135 156 178 206
,396 - коэффициент теплоотдачи на входной кромке
,753 - коэффициент теплоотдачи на ламинарном участке спинки
,547 - коэффициент теплоотдачи на турбулентном участке спинки
,765 - коэффициент теплоотдачи на ламинарном участке корытца
,844 - коэффициент теплоотдачи на турбулентном участке корытца
,396 - коэффициент теплоотдачи на входной кромке
- коэффициент теплоотдачи в 1-м канале
- коэффициент теплоотдачи в 2-м канале
- коэффициент теплоотдачи в 3-м канале
- коэффициент теплоотдачи в 4-м канале
2 - количество отрезков задания температуры среды
206 - границы отрезков задания температуры среды
,5 - "греющая" температура, 0С
,1 - "охлаждающая" температура, 0С
700 1000 - ожидаемая температура лопатки, 1-я и 2-я температуры задания теплофизических свойств материала
- коэффициент теплопроводности при 1-й температуре (700?С)
- коэффициент теплопроводности при 2-й температуре (1000?С)
- стАв? при 1-й температуре (700?С)
- стАв? при 2-й температуре (1000?С)
После сохранения файла запускаем программу Раiет температурного поля GRID2. EXE. Результаты раiета IGOR0. tеm.
Указываем IGOR0. tm и имя файла, содержащего данн?/p>