Ефективність газової завіси при подачі охолоджувача в профільовані трикутні поверхневі заглиблення з виїмкою на передній грані

Скорочена інформація про документ
dc.contributor.advisorДоник, Тетяна Василівна
dc.contributor.authorЛаньков, Богдан Сергійович
dc.date.accessioned2026-02-24T09:12:58Z
dc.date.available2026-02-24T09:12:58Z
dc.date.issued2024
dc.description.abstractАктуальність теми. Газові турбіни використовуються в для авіаційних двигунів та промислового застосування. Теплова ефективність і вихідна потужність газових турбін зростають зі збільшенням температури на вході в турбіну. Поточний рівень температури на вході в сучасних газових турбінах значно перевищує температуру плавлення матеріалу лопаток. Тому, поряд з розробкою високотемпературних матеріалів, необхідно дослі та впроваджувати альтернативні схеми охолодження для довготривалої та надійної роботи газових турбін з високою продуктивністю. В багатьох роботах в області плівкового охолодження досліджено, що схема з видувом охолоджувача в трикутні поверхневі заглиблення вважається досить перспективною. В даній роботі схему класичних трикутних заглиблень було доповнено виїмкою з розташуванням на передній грані заглиблення. Всі дослідження проводилися за допомогою комп’ютерного моделювання з використанням CFD – пакетів. Мета роботи. Отримання теплофізичних закономірностей і визначення залежностей, що описують фізичну структуру та ефективність плівкового охолодження при подачі охолоджувача в трикутні поверхневі заглиблення з виїмкою на передній грані за допомогою вирішення наступних завдань: - розробити комп’ютерну модель плівкового охолодження плоскої поверхні з трикутними заглибленнями; - провести тестові розрахунки з використанням різних моделей турбулентності та виконати порівняння з експериментом, щоб визначити, яка модель в подальшому буде обрана за основну; - після виконання тестових обрахунків перейти до проведення основних розрахунків за різних граничних умов; - провести аналіз отриманих даних, визначити характер впливу неізотермічності та дворядності на ефективність плівкового охолодження. Об’єктом дослідження є процеси теплообміну і гідродинаміки плівкового охолодження при подачі охолоджувача в трикутні заглиблення з виїмкою на передній грані, розміщених на плоскій поверхні. Предметом дослідження є фактори, які впливають на ефективність плівкового охолодження і фізичну структуру потоку. Методи дослідження. Теоретичне дослідження виконувалось за допомогою програмного пакету ANSYS CFX 19.3 з використанням SST – моделі турбулентності. Наукова новизна отриманих результатів моделювання: Вивчено альтернативну схему з виїмкою, розташованою на передній стінці трикутних поверхневих заглиблень на ефективність плівкового охолодження в діапазоні змін параметра вдуву від 0,5 до 2,0. Наведено залежності середньої по ширині ефективності, локальної по довжині ефективності та виконано візуалізацію полів ефективності. Показано, що фактор впливу неізотермічності демонструє кращу середню по ширині ефективність плівкового охолодження при високотемпературних граничних умовах для трикутних заглиблень з виїмкою та схожу картину з превагою високих тесператур для класичних трикутних заглиблень. Вплив дворядності показав, що охолоджувач масштабніше розподіляється по всій плоскій поверхні, але дана відмінність стосується низьких параметрів вдуву, оскільки з подальшим зростанням вдуву відбувається відрив потоку в місцях виходу з заглиблень. Порівняльний аналіз плівкового охолодження показав, що схема з використанням трикутних заглиблень з виїмкою має більшу усереднену по площі ефективність плівкового охолодження по відношенню до класичних трикутних заглиблень.
dc.description.abstractotherActuality of theme. Gas turbines are used in aircraft engines and industrial applications. The thermal efficiency and power output of gas turbines increase with increasing temperature at the turbine inlet. The current level of inlet temperature in modern gas turbines is significantly higher than the melting point of the blade material. Therefore, along with the development of high-temperature materials, it is necessary to research and implement alternative cooling schemes for long-term and reliable operation of gas turbines with high performance. Many works in the field of film cooling have shown that the scheme with the coolant blown into triangular surface recesses is considered quite promising. In this work, the scheme of classical triangular recesses was supplemented with a recess located on the front face of the recess. All studies were carried out by computer modeling using CFD packages. The purpose of the work. To obtain thermophysical regularities and determine the dependencies describing the physical structure and efficiency of film cooling when the coolant is supplied to triangular surface recesses with a recess on the front face by solving the following tasks: - to develop a computer model of film cooling of a flat surface with triangular recesses; - perform test calculations using different turbulence models and compare them with the experiment to determine which model will be chosen as the main one in the future; - after performing test calculations, proceed to the main calculations under different boundary conditions; - analyze the data obtained, determine the nature of the effect of non-isothermicity and double rows on the efficiency of film cooling. The object of the study is the processes of heat transfer and hydrodynamics of film cooling when the coolant is fed into triangular recesses with a notch on the front face located on a flat surface. The subject of the study is the factors that affect the efficiency of film cooling and the physical structure of the flow. Research methods. The theoretical study was carried out using the ANSYS CFX 19.3 software package with the SST – turbulence model. Scientific novelty of the obtained results: An alternative scheme with a recess located on the front wall of triangular surface recesses was studied for the film cooling efficiency in the range of changes in the injection parameter from 0.5 to 2.0. The dependences of the average width efficiency, local length efficiency, and visualization of the efficiency fields are presented. It is shown that the influence of nonisothermicity demonstrates the best average width efficiency of film cooling at high temperature boundary conditions for triangular recesses with a notch and a similar picture with a predominance of high temperatures for classical triangular recesses. The effect of the two-row design showed that the coolant is distributed more widely over the entire flat surface, but this difference applies to low injection parameters, since with further injection growth, flow separation occurs at the exit points of the recesses. A comparative analysis of film cooling has shown that the scheme using triangular recesses with a recess has a higher average film cooling efficiency over the area compared to classical triangular recesses. Practical significance. The results obtained in this work can be used for practical purposes to develop innovative schemes for film cooling of GTU blades with coolant blowing into triangular surface recesses with a recess on the front edge.
dc.format.extent85 c.
dc.identifier.citationЛаньков, Б. С. Ефективність газової завіси при подачі охолоджувача в профільовані трикутні поверхневі заглиблення з виїмкою на передній грані : магістерська дис. : 105 Прикладна фізика та наноматеріали / Ланьков Богдан Сергійович. – Київ, 2024. – 85 с.
dc.identifier.urihttps://ela.kpi.ua/handle/123456789/78990
dc.language.isouk
dc.publisherКПІ ім. Ігоря Сікорського
dc.publisher.placeКиїв
dc.subjectефективність плiвкового охолодження
dc.subjectтрикутнi поверхневi заглиблення
dc.subjectфактор впливу
dc.subjectдворядність
dc.subjectef iciency of film cooling
dc.subjecttriangular surface recesses
dc.subjectinfluence factor
dc.subjecttwo-row
dc.subject.udc536.244:621.438
dc.titleЕфективність газової завіси при подачі охолоджувача в профільовані трикутні поверхневі заглиблення з виїмкою на передній грані
dc.typeMaster Thesis

Файли

Контейнер файлів
Зараз показуємо 1 - 1 з 1
Ескіз
Назва:
Lankov_magistr.pdf
Розмір:
7.97 MB
Формат:
Adobe Portable Document Format
Завантажити
Ліцензійна угода
Зараз показуємо 1 - 1 з 1
Ескіз недоступний
Назва:
license.txt
Розмір:
8.98 KB
Формат:
Item-specific license agreed upon to submission
Опис:
Завантажити

Зібрання

Магістерські роботи (ПФ)
Магістерські роботи