7 / 15
Исследование формирования температурных полей в камерах сгорания ГТД
Инженерный журнал: наука и инновации
# 1·2018 7
за. В основном для распределения воздушных потоков использова-
лась полная модель камеры сгорания, а для детального исследования
процессов смешения — упрощенная модель, содержащая только объ-
ем жаровой трубы.
В упрощенной модели, приведенной на рис. 2,
б
, отдельными
граничными условиями выделены вход воздуха в первичную зону
G
1
и вход воздуха в зону смешения
G
2
. Для исследования только смеше-
ния потоков и исключения факторов, влияющих на этот процесс,
уравнения модели горения не учитывали, и на вход в первичную зону
упрощенного сектора подавался поток воздуха с расходом
G
1
и тем-
пературой
T
1
= 1700 K (условно принятая температура горячего газа).
В зону смешения подавался поток с расходом
G
2
и температурой
T
1
= 727,9 K (температура за компрессором). Расходы в первичную
зону
G
1
и зону смешения
G
2
определялись из расчета базовой модели
камеры сгорания НК 16-18СТ с использованием полной детализиро-
ванной модели.
Для различных модификаций проанализированы изменения сред-
ней температуры и диапазона
T
max
–
T
min
в зависимости от относитель-
ного расхода. Результаты анализа представлены на рис. 3, 4. Варианты
1–4 выполнялись с горением, варианты 5–8 — только со смешением
потоков с разными температурами. Для вариантов 1, 3, 5, 6 проводи-
лось изменение расхода
G
2
при неизменных диаметрах отверстий
в жаровой трубе КС. Для вариантов 2, 4, 7, 8 диаметры отверстий в
зоне смешения были переменными и расход менялся в соответствии с
изменением площади и сопротивления на отверстии жаровой трубы.
В вариантах 2, 4, 6, 8 осуществлялось перераспределение воздушных
потоков по всей длине жаровой трубы в соответствии с изменением
площади и сопротивления на отверстии в зоне смешения, и эти случаи
были наиболее приближены к реальной картине течения потоков в КС.
При анализе данных, приведенных на рис. 3, 4, можно сделать
вывод, что при относительном расходе
G
2
/
G
1
= 0 (см. рис. 2) для мо-
делей со смешением средняя температура на выходе КС стремится
к значению
Т
1
= 1700 K, а при стремлении относительного расхода
к бесконечности — к
Т
2
= 727,9 K. В обоих случаях разность между
максимальным и минимальным значениями температур стремится
к нулю. В этом случае можно сделать вывод, что при относительном
расходе
G
2
/
G
1
, равном нулю или бесконечности, температурная не-
равномерность на выходе из КС отсутствует. Кроме того, наблюда-
ются близкие зависимости температур от относительного расхода для
различных модификаций КС, что свидетельствует об универсально-
сти этого подхода.
На рис. 5, 6 визуально можно наблюдать, как уменьшение и уве-
личение расхода в зоне смешения
G
2
приводит к уменьшению темпе-
ратурной неравномерности. При этом в случае уменьшения расхода
G
2