Охлаждение рабочей лопатки первой ступени турбины турбовального двигателя (ТВаД) мощностью 8,5 мВт
Контрольная работа - Разное
Другие контрольные работы по предмету Разное
?емпература стенки К 1150.000000
давление в канале Па 1780000.000000
РЕЗУЛЬТАТ РАСЧЕТА
Г коэффициент теплоотдачи 3536.031000 Г
. Расчет температурного поля
Для определения напряженного состояния лопаток в условиях неравномерного нагрева на этапах рабочего проектирования выполняют детальный расчет температурных полей в поперечных сечениях лопатки на наиболее опасном режиме.
Для определения точки перехода потока из ламинарного в турбулентный на профиле лопатки, используем зависимость по Рейнольдсу, для Reкр =105:
Находим :
м,
где
- вязкость среды
166,4 м/с
- плотность газа.
Для данного расстояния определяем номер узла конечного элемента на спинке и корыте профиля. На спинке № узла 25, на корыте - 91.
Создаем файл исходных данных Boch.tm:
1 - тип задачи (стационарная, плоская)
0
9 - количество отрезков задания теплоотдачи
21 67 98 112 117 152 185 222
- коэффициент теплоотдачи на входной кромке
- коэффициент теплоотдачи на ламинарном участке спинки
- коэффициент теплоотдачи на турбулентном участке спинки
- коэффициент теплоотдачи на ламинарном участке корытца
- коэффициент теплоотдачи на турбулентном участке корытца
- коэффициент теплоотдачи на входной кромке
- коэффициент теплоотдачи в 1-м канале
- коэффициент теплоотдачи в 2-м канале
- коэффициент теплоотдачи в 3-м канале.
2 - количество отрезков задания температуры среды
222- границы отрезков задания температуры среды
- греющая температура , 0С
- охлаждающая температура, 0С
Материал лопатки: сплав ЖС6-К.
После ввода исходных данных рассчитываем температурные поля с помощью программы Grid2.exe. Результаты расчета Boch.tem.
Для визуального просмотра температурного поля запускаем программу Изображение поля Izol.exe, которая осуществляет построение на экране монитора до 16 изолиний поля параметра, рассчитанного в узлах триангуляционной сетки. Заносим в командную строку поочередно следующие файлы: Izol.exe Boch.set Boch.tem. Результаты расчета приведены на рисунке 5.
Рис.5 - Распределение изотермических полей температур в охлаждаемой лопатке.
. Расчет термонапряженного состояния
Расчет термонапряженного состояния выполняем с помощью программы GRID3.EXE. Исходный файл SETAX.DAT (см. таблицу 6):
Изгибающие моменты от действия газовых сил определим следующим образом:
кг•см;
кг•см.
Ресурс газотурбинного двигателя составляет 20000 часов. Тогда при средней длительности полета 2 часа это составит 10000 полетов. При этом на один такой полет приходится 3 минуты работы двигателя на взлетном режиме. Тогда всего за весь жизненный цикл двигателя лопатка находится в таком состоянии 100003=30000 мин или 500 часов. Таким образом, назначаем ресурс проектируемой лопатки 500 часов.
Расчет производим на ЭВМ с помощью подмодуля Термонапряженное состояние. Этот подмодуль рассчитывает 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 расчета термонапряженного состояния (Setax.dat). Исходные данные включают в себя следующие величины:
Таблица 5.set Сетка МКЭ
.dat Материал
1 1
25.4 33.2 Нагрузки: 2*N кГ, 2*Mx кГ*см, 2*My кГ*см
Продолжительность работы, час
Продолжительность работы, час
Для расчета термонапряженного состояния запускаем программу Grid3.exe. Это основная программа подмодуля, которая осуществляет расчет поля напряжений.
Расчет напряжений от действия центробежной силы рассчитываются по формуле
,
где N - центробежная сила, приложенная к сечению, Е(Х,У) - модуль упругости, dF(X,Y) - элементарная площадка.
Расчет напряжений от действия изгибающих моментов:
.
Температурные напряжения рассчитываются по формуле Биргера-Малинина. Входящие в формулы поверхностные интегралы рассчитываются численно по триангуляционной сетке.
После запроса указываем имя файла, содержащего данные о температурном поле лопатки (Boch.tem). Результат будет занесен в файл с именем Boch.sig.
Точка №62 имеет минимальный запас 0,69.
теплообмен теплоотдача температурный поле
6. Оптимизация термонапряженного состояния
В связи с тем, что спроектированная лопатка не удовлетворяет нормам прочности, проведем следующие мероприятия:
укорочение выходной кромки;
применение материала с более высокими прочностными характеристиками.
Хорда лопатки составляет 28 мм. Далее производим аналогичные приведенным выше расчеты, с учетом изменения хорды лопатки и изменения материала.
Рисунок 6 - Конечноэлементная сетка.
Расчет температурного поля
Для определения напряженного состояния лопаток в условиях неравномерного нагрева на этапах рабочего проектирования выполняют детальный расчет температурных полей в поперечных сечениях лопатки на наиболее опасном режиме.
Создаем файл исходных данных B.tm:
1 - тип задачи (стационарная, плоская)
0
9 - количество отрезков задания теплоотдачи
21 63 89 103 108 143 176 213
- коэффициент теплоотдачи на входной кромке
- коэффициент теплоотдачи на ламинарном участке спинки
- коэффициент теплоотдачи на турбулентном участке спинки