Плівкове охолодження плоскої поверхні в умовах обертання при подачі охолоджувача в трикутні кратери

Скорочена інформація про документ
dc.contributor.advisorХалатов, Артем Артемович
dc.contributor.authorПетляк, Олена Олегівна
dc.date.accessioned2019-03-11T17:30:07Z
dc.date.available2019-03-11T17:30:07Z
dc.date.issued2018
dc.description.abstractenThe diploma work explanatory message includes 89 pages of the text, 44 illustrations and 7 tables. At the problem modern state analysis, overall 46 references were used. The actuality of theme. From the existing alternative schemes of film cooling, which allow protecting the turbine blades from the influence of high temperatures, the scheme with the use of triangular craters [1] has proved itself well, is investigated in the stationary setting of the problem. In order to determine the feasibility of using such a scheme, it is necessary to consider all the factors that influence the efficiency of film cooling. Of the variety of factors, the effect of the blade rotation and turbulence of the main flow has been studied to a minimum. Taking into account the complexity of carrying out experimental research in the conditions of rotation of near-real conditions in gas turbines, it is relevant to carry out theoretical studies using modern commercial CFD packages. Relationship of work with scientific programs, plans, themes. Research work was conducted on the program with the Department of Target Preparation "NTUU KPI them. Igor Sikorsky "for NASU №1.7.1.АХ.2" Thermal and gas dynamics of turbulent flows in rotating channels of high-temperature power plants" January 2, 2018, registration number 0118U000006. The purpose of the work is to study the thermophysical laws and determination of dependencies that characterize the physical structure and efficiency of film cooling under rotation conditions when the cooler is supplied into triangular dimples. Achieving the goal involves solving the following tasks: - to construct a physical and computer model of film cooling of a flat plate with triangular dimples; - to do numerical simulation for rotation parameters corresponding to the dominant influence of the Coriolis forces - 10, 100 rpm, and centrifugal forces - 3000, 5000 and 7000 rpm. - to analyze the data obtained, to determine the advantages of using the scheme under rotation in comparison with the traditional scheme and the trench. The object of the study are processes of heat exchange and hydrodynamics in the film-cooled flat plate under rotation conditions when the cooler is supplied into a single-row system of triangular craters. The subject of the study is heat transfer characteristics and film cooling performance. Research methods. The theoretical study of heat transfer and hydrodynamics processes under rotation conditions was performed using the ANSYS CFX 17.0 package using SST-turbulence model. Scientific novelty of the obtained results: - for the first time, the theoretical study of the heat transfer and hydrodynamics of film cooling of a flat plate with triangular dimples in the rotation conditions in the domain of dominant influence of Coriolis and centrifugal forces was performed. New data are obtained that characterize the physical structure and efficiency of film cooling; - on the basis of computer simulation, it has been shown that rotation does not affect the average efficiency of film cooling on the plate, but causes a significant reduction of local adiabatic efficiency, especially at rotation speeds of 7000 rpm when there is a distortion of the flow lines; - a comparative analysis of film cooling showed that the scheme using triangular craters has a greater averaged adiabatic efficiency of film cooling in relation to the traditional scheme of 26 - 234% and 24% inferior to the scheme using a trench. The importance for practice. The results obtained in this work can be used for designing of film cooling of high-temperature power stations. In a computer simulation of a flat surface with film cooling, an SST turbulence model is recommended. Conferences: - XVI All-Ukrainian Scientific and Practical Conference of Students, Graduates and Young Scientists on Theoretical and Applied Problems, Mathematics and Informatics, April 26-27, 2018, Kyiv, Ukraine; - VI All-Russian Conference "Heat and mass transfer and hydrodynamics in twisted streams", November 21-23, 2017, Novosibirsk, Russia.uk
dc.description.abstractukПояснювальна 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.uk
dc.format.page96 с.uk
dc.identifier.citationПетляк, 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.uk
dc.identifier.urihttps://ela.kpi.ua/handle/123456789/26673
dc.language.isoukuk
dc.publisher.placeКиївuk
dc.subjectплiвкове охолодженняuk
dc.subjectадiабатна ефективнiстьuk
dc.subjectтрикутнi поверхневi заглибленняuk
dc.subjectпараметр обертанняuk
dc.subjectкритерій Россбіuk
dc.subjectfilm coolinguk
dc.subjectadiabatic efficiencyuk
dc.subjecttriangular surface dimplesuk
dc.subjectrotational parameteruk
dc.subject.udc536.244:621.438uk
dc.titleПлівкове охолодження плоскої поверхні в умовах обертання при подачі охолоджувача в трикутні кратериuk
dc.typeMaster Thesisuk

Файли

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

Зібрання

Магістерські роботи (ФЕС)
Магістерські роботи