Введение к работе
Актуальность темы. Для легких быстроходных судов с динамическим принципом поддержания перспективных ,является использование энергетических установок с газотурбинными двигателями СГТД). Анализ использования ГТД на судах на воздушной подушке и экранопланах указывает на необходимость их кратковременного форсирования на специальных режимах расоты.
Из существующих способов увеличения модности ГТД для судоЕых установок наибольший интерес представляет форсярсвка впрыском воды в тракт высокого давления двигателя. Это объясняется простотой, надежностью и еь:сокой эффективностью данного метода, не требуюае-го больших капитальных и энергетических затрат в условиях автономной работы на судах.
Эффективность форсировки ГТД впрыском.воды определяется качеством организации процессов впрыска и испарения жидкости, совершенствование которых возможно за счет оптимизации параметров впрыскиваемой воды, места и порционности впрыска. Поэтому применение испарительного охлаждения требует детального исследования всех процессов, сопровождающих впрыск еоды в компрессор двигателя.
Большинство исследований данного вопроса, проведенные до настоящего времени, базируются на экспериментальных и полуэмпирических методиках. Основным их недостатком является то, что при по-ступенчатом расчете компрессора получается данные о параметрах потока за ступенями, и остается в тени процессы, протекающие в решетках профилей и оказывайте суиественное влияние на работу двигателя. Кроме того, применение этих методов требует бСЛЬЕОГО количества дорогостоящи экспериментальных данных для каждого конкретного двигателя. Современное состояние математического моделирования позволяет описывать двухфазные течения в более обпей постановке, что имеет преимущество по сравнении с полуэмпирическими моделями.
Таким образом, потребности совериенствованпя форсировки газотурбинных двигателей впрыском воды в тракт высокого давления указывает на необходимость численных исследований двухфазных течений с фазовыми переходами по тракту компрессора ГТД, а современное состояние развития численных методов дает возмохность решать такие
задачи. Это определяет актуальность темы диссертации.
Цель работы. Целями диссертационной работы являются:
- выбор и доработка математических моделей, описывающих
основные процессы двухфазны::"течений в трактах ГТД;
- разработка численных алгоритмов решения уравнений
математических моделей, их программная реализация и тестирование;
выбор параметров шдкой фазы и оптимизация места и порцион-ности впрыска на основе анализа двухфазных течений воздуха с каплями еоды по тракту двигателя;
разработка предложений по организации процесса форсирования ГТД впрыском воды.
Научная новизна. Научная новизна и личный вклад автора заключается В СЛЄДуХЖеМ:
предлогена обаая математическая модель двухфазного течения с фазовыми переходами по тракту ГТД, и разработана упрощенная модель этого ze течения в специальном КЕазиодноыерном приближении СКОШ;
создана и реализована в комплексе прикладных программ методика численного исследования форсировки ГТД впрыском воды, основанная на применении метода крупных частнц(МЖ) и специального КОП;
- выработаны рекомендации по организации форсировки ГТД
впрыском воды.
Оосснованность и достоверность результатов диссертационной работы подтверждается тестовыми расчетами на различных экспериментальных и численных данных других авторов, а такхе на задачах, имеющие точное ресение.
Практическая ценность выполненной работы заключается в воз-моглости применения разработанного комплекса програм;,! для: исследования двухфазных течении по' тракту ГТД; выработки рекомендации по оптимизации форсирования двигателя впрыском воды; получения эксплуатационных зависимостей необходимого количества впрыскиваемой воды для кратковременного форсирования и стабилизации мощности двигателя при колебаниях температуры наружного воздуха. Применение данного комплекса программ позволяет до минимума свести количество дорогостоящи: натурных экспериментов, и на этапе проектирования двигателя оптимизировать его конструкцию
для повышения эффективности его форсирозки впрыском воды.
Часть результатов диссертационной работы внедрена в Арзамасском опытно-конструкторском бюро в комплексе автоматизированных исследований на аэрохолодильнсй баротрубе.
Апробация работы, Положения и еыводы диссертации докладывались и получили положительную оценку на IX Научной конференции молодых ученых и специалистов Волго-Вятского региона СГорький -1989); Всесоюзном семинаре ВНТО им. академіка А. Н.Крылова "Системній анализ и математическое моделирование судового теплообменного оборудования" (Севастополь - 1989); III Всесоюзной конференции "Метод крупных частиц: теория и приложения" (Москва - 1990); I, II Международной конференциях "Метод крупных частиц:теория и приложения" (МоскЕа - 1992,1994); XL Научно - технической сессии РАН по проблемам газовых турбин (Рыбинск -1993).
Публикации. Основное содержание работа отражено в девяти публикациях автора.
Структ'.фа и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы и приложения. Обсий объем диссертации - 172 стр., из них - 137 стр. машинописного текста. Рисунков - 66, таблиц - 8, список литературы включает в себя 133 наименования.
