Плівкове охолодження плоскої поверхні в умовах обертання при подачі охолоджувача в трикутні кратери
Вантажиться...
Дата
2018
Автори
Науковий керівник
Назва журналу
Номер ISSN
Назва тому
Видавець
Анотація
Пояснювальна записка магістерської дисертації за обсягом становить 89 сторінок тексту, містить 44 ілюстрації та 7 таблиці. Для дослідження було використано 46 бібліографічних найменувань.
Актуальність теми. З існуючих альтернативних схем плівкового охолодження, що дозволяють захистити лопатки ГТУ та ГТД від впливу високих температур, добре себе зарекомендувала схема з використанням трикутних кратерів [1], досліджена у стаціонарній постановці задачі. Для визначення доцільності використання такої схеми потрібно врахувати усі фактори, шо впливають на ефективність плівкового охолодження. З усього різноманіття факторів, в найменшій мірі вивчено вплив обертання лопатки. Враховуючи складність проведення експериментальних досліджень в умовах обертання близьких до реальних умов, актуальним є проведення досліджень з використанням CFD - пакетів.
Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Науково-дослідна робота по темі дисертації проводилася по програмі спільних робіт з Відділенням Цільової Підготовки «НТУУ КПІ ім. Ігоря Сікорського» для НАНУ №1.7.1.АХ.2 «Термогазодинаміка турбулентних потоків в обертових каналах високотемпературних енергетичних установок» від 2.01.2018 р., реєстраційний номер 0118U000006.
Метою роботи є дослідження теплофізичних закономірностей і визначення залежностей, які характеризують фізичну структуру та ефективність плівкового охолодження при подачі охолоджувача в трикутні заглиблення в умовах обертання.
Досягнення мети передбачає вирішення таких задач:
- побудувати фізичну та комп’ютерну модель плівкового охолодження плоскої поверхні з трикутними заглибленнями;
- провести розрахунки для параметрів обертання, що відповідають домінуючому впливу коріолісових сил – 10, 100 об/хв, та відцентрових сил – 3000, 5000 та 7000 об/хв.
- провести аналіз отриманих даних, визначити характер впливу обертання на фізичну структуру потоку та адіабатну ефективність плівкового охолодження та переваги використання дослідженої схеми в умовах обертання у порівнянні з традиційною схемою (за рядом похилих отворів) та траншеєю.
Об’єктом дослідження є процеси теплообміну і гідродинаміки при плівковому охолодженні плоскої поверхні в умовах обертання при подачі охолоджувача в однорядну систему трикутних кратерів.
Предметом дослідження є теплообмінні характеристики та показники ефективності плівкового охолодження.
Методи дослідження. Теоретичне дослідження процесів теплообміну і гідродинаміки в умовах обертання виконувалось за допомогою пакету ANSYS CFX 17.0 з використанням SST - моделі турбулентності.
Наукова новизна отриманих результатів:
- вперше виконано теоретичне дослідження теплообміну та гідродинаміки плівкового охолодження плоскої поверхні з трикутними заглибленнями в умовах обертання в області домінуючого впливу коріолісових та відцентрових сил. Отримані нові дані, які характеризують фізичну структуру та ефективність плівкового охолодження;
- на основі комп’ютерного моделювання показано, що обертання не впливає на осереднену по поверхні адіабатну ефективність плівкового охолодження, але викликає суттєве зменшення локальної адіабатної ефективності, особливо при швидкостях обертання 7000 об/хв, коли спостерігається викривлення ліній току;
- порівняльний аналіз плівкового охолодження показав, що схема з використанням трикутних кратерів має більшу осереднену адіабатну ефективність плівкового охолодження по відношенню до традиційної схеми на 26 - 234% і на 24% поступається схемі з використанням траншеї.
Практичне значення. Отримані в роботі результати можуть використовуватись при розробці та проектуванні схем плівкового охолодження високотемпературних енергетичних установок. При комп’ютерному моделюванні плівкового охолодження плоскої поверхні рекомендовано застосовувати SST модель турбулентності.
Апробація результатів роботи. Результати даного дослідження були опубліковані на наступних конференціях:
- XVI Всеукраїнська науково-практична конференцiя студентiв, аспiрантiв та молодих вчених, Теоретичнi i прикладнi проблеми фiзики, математики та iнформатики, 26 − 27 квiтня 2018, Київ, Україна;
- VI Всеросійська конференція «Тепломассообмен и гидродинамика в закрученных потоках», 21–23 листопада 2017, Новосибірськ, Росія.
Опис
Ключові слова
плiвкове охолодження, адiабатна ефективнiсть, трикутнi поверхневi заглиблення, параметр обертання, критерій Россбі, film cooling, adiabatic efficiency, triangular surface dimples, rotational parameter
Бібліографічний опис
Петляк, О. О. Плівкове охолодження плоскої поверхні в умовах обертання при подачі охолоджувача в трикутні кратери : магістерська дис. : 105 Прикладна фізика / Петляк Олена Олегівна. – Київ, 2018. – 96 с.