Инженерный журнал: наука и инновацииЭЛЕКТРОННОЕ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ИЗДАНИЕ
свидетельство о регистрации СМИ Эл № ФС77-53688 от 17 апреля 2013 г. ISSN 2308-6033. DOI 10.18698/2308-6033
  • Русский
  • Английский
Статья

Поиск рекомендаций по выбору настроек численной модели для эффективного моделирования рабочего процесса лопатки осевой турбины с конвективным охлаждением

Опубликовано: 27.11.2023

Авторы: Волков А.А., Попов Г.М., Зубанов В.М., Матвеев В.Н., Батурин О.В.

Опубликовано в выпуске: #11(143)/2023

DOI: 10.18698/2308-6033-2023-11-2316

Раздел: Авиационная и ракетно-космическая техника | Рубрика: Тепловые, электроракетные двигатели и энергоустановки летательных аппаратов

В настоящее время при моделировании рабочего процесса охлаждаемых турбин стали применять модели, включающие в себя область течения в межлопаточных каналах, тело лопатки и внутренние каналы системы охлаждения. Поэтому требуются существенные ресурсы для расчета и высокая квалификация расчетчика. Попытка упростить такую модель снижает достоверность получаемых результатов. К сожалению, в доступных технических публикациях не содержатся рекомендации по настройке подобных расчетных моделей. В представленной работе приведены результаты расчетного исследования, направленного на поиск оптимальных настроек численных моделей, которые позволяют точно и с малыми затратами моделировать сопряженный рабочий процесс в осевых турбинах с конвективным охлаждением. Были выработаны практические рекомендации по выбору параметров сетки и моделей турбулентности для таких задач и сформулированы рекомендации по настройкам численных моделей рабочего процесса лопаток турбин с конвективным охлаждением в двухмерной постановке.


Литература
[1] Иноземцев А.А., Нихамкин М.А., Сандрацкий В.Л. Основы конструирования авиационных двигателей и энергетических установок. Москва, Машиностроение, 2008, 207 с.
[2] Ho K., Liu J.S., Elliott T., et al. Coupled heat transfer analysis for gas turbine film-cooled blade. In: Proceedings of the ASME Turbo Expo 2016: Turbomachinery Technical Conference and Exposition. Volume 5A: Heat Transfer., 2016, рp. no: GT2016-56688, V05AT10A003. https://doi.org/10.1115/GT2016-56688
[3] Ke Z., Wang J. Coupled heat transfer simulations of pulsed film cooling on an entire turbine vane. Applied Thermal Engineering, 2016, vol. 109, pp. 600–609.
[4] Insinna M., Griffini D., Salvadori S., et al. Coupled heat transfer analysis of a film cooled high-pressure turbine vane under realistic combustor exit flow conditions. In: Proceedings of the ASME Turbo Expo 2014: Turbine Technical Conference and Exposition. Volume 5A: Heat Transfer, 2014, рp. no: GT2014-25280, V05AT11A007. https://doi.org/10.1115/GT2014-25280
[5] Wróblewski W. Numerical evaluation of the blade cooling for the supercritical steam turbine. Applied Thermal Engineering, 2013, no. 51, рр. 953–962.
[6] Bonini A., Andreini A., Carcasci C., et al. Coupled heat transfer calculations on GT rotor blade for industrial applications: Part I — Equivalent internal fluid network setup and procedure description. In: Proceedings of the ASME Turbo Expo 2012: Turbine Technical Conference and Exposition. Volume 4: Heat Transfer, Parts A and B, 2012, рp. no: GT2012-69846, рр. 669–679. https://doi.org/10.1115/GT2012-69846
[7] Shevchenko I.V., Rogalev N., Rogalev A., et al. Verification of thermal models of internally cooled gas turbine blades. International Journal of Rotating Machinery, 2018. Special Issue. Article ID 6780137. https://doi.org/10.1155/2018/6780137
[8] Duchaine F., Corpron А., Pons L. Development and assessment of a coupled strategy for coupled heat transfer with Large Eddy Simulation: Application to a cooled turbine blade. International Journal of Heat and Fluid Flow, 2009, no. 30, рр. 1129–1141. https://doi.org/10.1016/J.IJHEATFLUIDFLOW.2009.07.004
[9] Hylton L.D., Mihelc M.S., Turner E.R., et al. NASA technical report: NASA-CR-168015, 1983.
[10] Popov G., Matveev V., Baturin O., et al. Selection of parameters for blade-to-blade finite-volume mesh for CFD simulation of axial turbines. In: MATEC Web of Conferences, 2018, vol. 220. https://doi.org/10.1051/matecconf/201822003003