Диссертационная работа посвящена разработке метода расчета поля температуры охлаждаемых рабочих лопаток газотурбинного двигателя с учетом температурной сепарации газа и нестационарных процессов в турбинной ступени. Актуальность исследования обусловлена ростом температуры газа перед турбиной в современных газотурбинных двигателях, что повышает тепловые нагрузки на элементы горячей части двигателя и требует повышения точности прогнозирования их ресурса. В работе исследованы особенности нестационарного теплообмена, статор-роторного взаимодействия, температурной неравномерности на выходе из камеры сгорания, а также влияние температурной сепарации на тепловое состояние рабочих лопаток. Разработана математическая модель течения и теплообмена в охлаждаемой ступени турбины, учитывающая трехмерные особенности течения, дрейф горячих пятен и нестационарные явления. Показано, что метод URANS (Unsteady Reynolds-Averaged Navier Stokes) способен воспроизводить периодические колебания параметров потока с точностью до 10%. Установлено, что расположение форсунки камеры сгорания по центру межлопаточного канала соплового аппарата позволяет снизить величину температурной сепарации газа и динамического нагружения рабочей лопатки на 81.6 %. Выполнено сравнение вычислительных подходов URANS и метода гармонического баланса (HB), в результате чего определено оптимальное соотношение мод 1-5-3 для системы «камера сгорания – сопловой аппарат – рабочее колесо», обеспечивающее корректную передачу параметров потока через интерфейсы. Установлено, что применение метода HB обеспечивает трехкартную экономию вычислительных ресурсов по сравнению с URANS. Предложен усовершенствованный алгоритм расчета поля температуры рабочих лопаток, основанный на обратной задаче теплообмена. Алгоритм предполагает совместное использование компьютерных программ Star CCM+ и IOSO и включает в себя адаптацию эмпирических зависимостей теплообмена к реальным условиям работы ступени, тем самым повышая точность прогноза температурного состояния. Полученные результаты позволили снизить расхождение между расчётными и экспериментальными значениями температуры металла с 22 % до ~7 %.
