Киселёв Николай Александрович

С. 35-56

С. 348-369

В работе описывается процесс оптимизации геометрии рабочей лопатки центростремительной турбины с использованием (в соответствии с принципом Сен-Венана о локальности неоднородности распределения напряжений вблизи приложенных нагрузок)результатов конечно-элементного анализа ротора замкнутой газотурбинной установки. Для получения поля напряжений и температур всего ротора была создана твердотельная модель сектора, а при рассмотрении теплонапряженного состояния рабочей лопатки создавалась подмодель, включающая только лопатку, галтель и участок тела диска рабочего колеса центростремительной турбины с приложенными на границе значениями температур и деформаций, аппроксимированных с использованием решений для модели сектора ротора. Варьируемыми параметрами при проведении расчетов были угол раскрытия и толщина лопатки. При этом изменялись только значения указанных параметров, а топология построения твердотельной модели оставалась постоянной.

В данной работе выполнен анализ литературных данных по численному и физическому (экспериментальному) исследованию теплогидравлических характеристик различных способов вихревой интенсификации теплообмена. Показано, что наиболее эффективным является использование поверхностей теплообмена, покрытых регулярным рельефом (лунками), у которых простая технология производства сочетаются с высокими теплогидравлическими характеристиками. Представлена модернизированная схема экспериментального стенда, позволяющего в рамках одного эксперимента проводить определение сопротивления и параметров теплообмена для двух пластин, установленных параллельно (гладкой пластины и пластины, покрытой регулярным рельефом). При этом сопротивление определяется методом «взвешивания» на тензометрических весах, а параметры теплообмена определяются нестационарным методом при помощи тепловизионного оборудования. Представлены данные экспериментального исследования 2 типов теплообменных поверхностей. Показано, что поверхности с овальными лунками обладают большим (на 20-35%) сопротивлением, чем поверхности с полусферическими лунками.

В данной работе рассматривается проектирование проточной части радиальной турбомашины с использованием пакетов инженерного анализа и моделирования. Произведен расчет цикла турбомашины, а также расчет ( в первом приближении) и оптимизация её элементов. Произведен выбор оптимальных поверхностей теплообмена. Созданы твердотельные параметризированные модели и определены зависимости между основными узлами газотурбинной установки, а именно: центростремительной турбины, центробежного компрессора и теплообменных аппаратов. Определены рекомендации, упрощающие процесс моделирования узлов установки.

Работа посвящена трехмерному моделированию проточной части рабочего колеса (РК) радиальной (центростремительной) турбины. Известно, что данный класс изделий является сугубо 3-мерным (3D) и разработка его плоского сечения с последующим получением осесимметричной модели практически невозможна. Особенности проектирования рабочего колеса состоят в том, что профилирование осуществляется одновременно в разных направления (по форме меридионального обвода, по длине лопатки, по высоте лопатки) и по разным зависимостям.

Одним из наиболее нагруженных элементов малоразмерных шазотурбинных установок (ГТУ) является рабочее колесо (РК) центростремительной турбины (ЦСТ), во многом и определяющий ресурс и надежность ГТУ. В связи с этим необходимо получить достоверную картину напряженно-деформированного состояния (НДС) РК ЦСТ. Известно, что данный класс изделий является сугубо 3-мерным (3D) и анализ в двумерном приближении осесимметричной модели для получения реальной картины напряжений, возникающих при работе, практически невозможен.

Рассматривается радиационный холодильник-излучатель космической энергоустановки. Описывается методика численного расчета трубчато-ребристого теплообменника. Анализируются различные конструктивные формы излучающих панелей. Сопоставляются варианты идентично выполняемых панелей излучателя с неоном и водородом в качестве теплоносителей.  Приводятся сравнительные характеристики матрицы излучателя для теплоносителей с различными сочетаниями материалов трубы и ребра. Сообщаются  преимущества жидкометаллического теплоносителя промежуточного контура. Названы основные особенности и проблемы компоновки теплосиловой установки космического назначения. Предлагается вариант конструкторского исполнения излучателя с поэтапной схемой его раскрытия на орбите.