Details

Диссертация посвящена разработке и валидации методики проектирования малорасходной биротативной турбины (БИТ) с вращающимся сопловым аппаратом (ВСА) в составе газотурбинной гибридной силовой установки (ГСУ). Актуальность вызвана необходимостью повышения эффективности, экологичности и режимной гибкости установок малой мощности, где при малых расходах усиливаются потери и снижается устойчивость течения. На основе термодинамического анализа, газодинамического расчёта, CFD-моделирования и экспериментальных данных разработана методика проектирования такой турбины, исследовано влияние режимных параметров на её характеристики и выполнена валидация численных результатов. Научная новизна состоит в обосновании методики расчёта и проектирования БИТ с ВСА, установлении закономерностей влияния режимных параметров при малых расходах и создании валидированного расчётного метода, объединяющего CFD и эксперимент. Практическая значимость заключается в использовании разработанных моделей и рекомендаций при предварительном проектировании малорасходных БИТ для ГСУ и выборе рациональных режимных параметров.

• ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
  • Актуальность темы исследования
  • Степень разработанности темы
  • Для достижения поставленной цели решены следующие задачи:
  • Научная новизна работы заключается в следующем:
  • Методология и методы исследования
  • Положения, выносимые на защиту
  • Личный вклад автора
  • Степень достоверности и апробация результатов работы
  • Структура и объём диссертационной работы
• ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
  • Таблица 1 – Основные критерии оценки эффективности и гибридизации (расчётные соотношения)
  • Таблица 2 – Основные исходные данные и принятые выбранные значения для дальнейшего проектирования турбиной части
  • Рисунок 11 – Принципиальная схема БИТ с ВСА и ее схема треугольников скоростей
  • Таблица 3 – Основные результаты расчётов БИТ
  • Рисунок 18 – 3D-модель роторов ВСА и РК биротативной центростремительной турбины
  • Таблица 4 – Граничные условия и режимы расчёта биротативной турбины
  • Рисунок 19 – Расчетные сетки секторов проточной части БИТцс и сопряжение расчётных областей
  • а – расчетная сетка сектор ВСА; б – расчетная сетка сектор РК; в – расчетные области
  • Рисунок 26 - Предлагаемая компоновка ГСУ и БИТцс в её составе
• Рисунок 1 – Обобщённая структурно-функциональная схема газотурбинных ГСУ с последовательной передачей мощности
• Рисунок 2 – БИТы с вращающим сопловом аппаратом; а - БИТос; б - БИТцб; в - БИТцс
• Рисунок 3 – Схемы проточных частей малорасходных турбин конструкции ЛПИ; а – осевая; б – центробежная; в – центростремительная
• Рисунок 6 – Интерфейс программы A2GTPyt (окно ввода исходных данных)
• Рисунок 7 – ГТД в составе ГСУ на основе БИТ
• Рисунок 8 – Зависимость высоты лопатки ,𝑙-1. от среднего диаметра ,𝐷-ср. для биротативной турбины
• Рисунок 12 – Обобщённая схема алгоритма расчёта и проектирования малорасходных БИТ с ВСА
• Рисунок 13 – Графический интерфейс программы BiroTurbinePy
• Рисунок 14 – Конструктивная схема и треугольники скоростей на входе и выходе рабочего колеса спроектированной БИТцс
• Рисунок 15 – Структурная схема системы управления ГСУ
• Рисунок 20 – Поля течения в БИТ с ВСА и РК; а – трёхмерное распределение абсолютного числа Маха; б – двухмерное поле абсолютной скорости от входа в ВСА до выхода из РК; в – меридиональное распределение полного давления; г – меридиональное распределени...
• Рисунок 21 – Структурная схема экспериментального стенда ЭУ-013 БЦС
• 1 - датчики силы; 2 - индукторный тормоз рабочего тела; 3 - рабочее колесо; 4 - ВСА; 5 – индукторный тормоз ВСА
• ЗАКЛЮЧЕНИЕ
• СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ