книги / Численное моделирование нестационарных переходных процессов в активных и реактивных двигателях

Рис.3.10. Распределение полной температуры (отклонение от среднего значения) на входе в первую ступень турбины высокого давления.

Частота вращения ротора (0=11869об/мин. Это соответствует линейной скорости перемещения среднего сечения по высоте лопатки ротора vr = 395м/с. Используемое разрешение

расчётной сетки ~ (0,46х0,4б)-1(Г3л* при шаге решётки ротора

tp = 0,027м . Для получения циклически повторяющихся резуль­

татов расчёта потребовалось ~ 120 часов процессорного времени на рабочей станции Indigo-2 SGI-TM.

На рис.3.11 (а,б,в,г,д), рис.3.12 (а,б,в,г,д) и рис.3.13 (а,б,в,г,д) представлено распределение соответственно скорости (в числах Маха), статического давления и полной температуры газового потока в турбине в различные моменты времени. Здесь и на последующих рисунках фиксируется прохождение лопатки ротора расстояния ~ tp .

Расчёт хорошо отслеживает особые зоны течения, такие как: зону интенсивного ускорения потока в районе входной кромки лопаток ротора со стороны спинки, зону торможения потока в районе входной кромки лопаток направляющего аппарата со стороны спинки (рис.3.11); зону пониженного давления в следе за выходной кромкой лопаток соплового аппарата и рабочего

входной кромки и пониженной полной температуры у выходной кромки лопаток ротора со стороны спинки профиля (рис.3.13).

При построении визуальной кинограммы процесса течения хорошо просматривается характерное для дозвукового режима распространение возмущения от выходной границы расчётной области вверх по потоку. Газодинамические параметры потока практически во всём поле течения изменяются во времени при изменении взаимного расположения профилей. Особенно это касается зоны течения в районе лопаток ротора.

На рис.3.14 представлено распределение статического давления вдоль профиля лопатки ротора в различные моменты времени при её движении относительно решётки статора. Здесь же дано для сравнения осреднённое по времени значение данного распределения. Изменение статического давления в районе входной кромки лопатки ротора достигает величины

Д~±0,12- Р .

Как показывают расчёты поток, омывающий лопатку ротора, существенно неоднороден и по температуре. На рис.3.15 представлено изменение полной температуры газового потока в относительном движении (при вычете из поля скоростей потока скорости движения ротора) во времени в фиксированных точках на поверхности лопатки ротора со стороны корыта и спинки. Рассматриваемые точки расположены в сечении лопатки, находящемся на расстоянии 30% длины хорды лопатки от выходной кромки и параллельном границе CD расчётной области (см. рис.3.1). Данное изменение связано в основном с неравномерным полем температуры на входе в ступень турбины, а также с нестационарным перераспределением температурного поля в зоне течения.

На рис.3.16 показано распределение осреднённой во времени полной температуры газового потока в относительном движении вдоль профиля лопатки ротора. Из рисунка видно, что осреднённая по времени температура на корытце рабочей лопатки выше, чем на спинке. Эта разница, обусловленная эффектом сегрегации [347,360], в данном случае составляет .