Модель расчета переходных процессов в криогенных топливных магистралях современных авиационных двигателей


DOI: 10.34759/tpt-2023-15-4-185-192

Авторы

Асланов А. Р.1*, Краев В. М.2**, Молчанов А. М.2***

1. Центральный институт авиационного моторостроения им. П.И. Баранова, ЦИАМ, Авиамоторная ул., 2, Москва, 111116, Россия
2. Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет), 125993, г. Москва, Волоколамское шоссе, д. 4

*e-mail: asvar.aslanov96@mail.ru
**e-mail: kraevvm@mail.ru
***e-mail: alexmol_2000@mail.ru

Аннотация

Рассматриваются проблемы, связанные с применением криогенного топлива для газотурбинных двигателей. Нестационарные переходные режимы свойственны любому газотурбинному двигателю, а для криогенного топлива такие режимы работы становятся критическими. Самыми ответственными нестационарными режимами работы топливной системы газотурбинного двигателя являются переход на взлетный режим и включение реверса тяги при торможении, когда расход топлива увеличивается до десяти раз за несколько секунд. В статье приводится обоснование неприемлемости применения квазистационарного подхода, когда для расчета нестационарных процессов применяются стационарные зависимости. Предлагаются варианты учета влияния гидродинамической нестационарности на работу криогенной топливной системы перспективных авиационных двигателей.

Ключевые слова:

авиационные газотурбинные двигатели, криогенное топливо, нестационарные процессы, гидродинамика и теплообмен в каналах

Библиографический список

  1. Carstens M.R., Roller J.E. Boundary-Shear Stress in Unsteady Turbulent Pipe Flow. Transactions of the American Society of Mechanical Engineers // Journal of Hydraulics Division. 1959. No. 2. P. 76–84.
  2. Калишевский Л.Л., Селиховкин С.В. Некоторые результаты исследования нестационарного турбулентного движения // Теплоэнергетика. 1967. № 1. С. 69–76.
  3. Лийв У.Р. О гидравлических закономерностях при замедленном движении жидкости в напорном цилиндрическом трубопроводе // Труды Таллинского политехнического института. 1965. Серия А. № 223. С. 29–37.
  4. Лийв У.Р. О гидравлических закономерностях при ускоренном движении жидкости в напорном цилиндрическом трубопроводе // Труды Таллинского политехнического института. 1965. Серия А. № 223. С. 43–49.
  5. Kalinin E.K., Dreitser G.A. Unsteady convective heat transfer for turbulent flows of gases and liquids in tubes // International Journal of Heat and Mass Transfer. 1985. Vol. 28. No. 2. P. 361–369.
  6. Dreitser G.A., Bukharkin V.B., Kraev V.M., Neverov A.S. Experimental study of effect of hydrodynamic unsteadiness on a turbulent gas flow structure and heat transfer // Heat Transfer Research. 1998. Vol. 3. P. 93–106.
  7. Дзюбенко Б.В., Краев В.М., Мякочин А.С. Закономерности и расчет нестационарных турбулентных течений и тепломассообмена в каналах энергетических установок. Москва: Издательство МАИ-Принт, 2008. 382 с.
  8. Попов Д.Н. Об особенностях нестационарных потоков в трубах // Известия вузов. Машиностроение. 1972. № 7. С. 78–86.
  9. Валуева Е.П., Попов В.Н. Нестационарное турбулентное течение жидкости в круглой трубе. Известия Академии наук СССР. Механика жидкости и газа. 1993. № 5. С. 150–156.
  10. Валуева Е.П. Гидродинамика и теплообмен при турбулентном течении жидкости в трубе в условиях монотонного изменения расхода во времени // Теплофизика высоких температур. 2005. Т. 43. Вып. 2. С. 212–222.
  11. Марков С.В. Экспериментальное исследование скоростной структуры и гидравлических сопротивлений в неустановившихся напорных турбулентных потоках // Известия Академии наук СССР. Механика жидкости и газа. 1973. № 2. С. 66–74.
  12. Коппель Г.А., Лийв У.Р. Гидравлические характеристики касательного напряжения трения на стенке фубопровода при неустановившемся течении жидкости // Автоматизация закрытых оросительных систем. Новочеркасск: Изд-во Новочеркасского инженерно-мелиоративного института, 1975. С. 75–87.
  13. Коппель Т.А., Лийв У.Р. Экспериментальное исследование возникновения движения жидкости в трубопроводах // Известия Академии наук СССР. Механика жидкости и газа. 1977. № 6. С. 79–87.
  14. Лийв У.Р., Руубел Р.Ю. Влияние нестационарности на рейнольдсовые напряжения ускоренных течений в трубах // Гидротехническое строительство. 1987. № 8. С. 30–36.
  15. Kuribayashi Т., Mizushina Т. The Structure of the Turbulence in Transient Pipe Flow // Journal of chemical engineering of Japan. 1976. Vol. 9. No. 6. P. 431–437.
  16. Kurokawa J., Morikawa M. Accelerated and Decelerated Flows in Circular Pipe // Bulletin of Japan Society of Mechanical Engineers. 1986. Vol. 29. No. 249. P. 758–766.
  17. He S., Jackson J.D. A Study of Turbulence Conditions of Transient Flow in a Pipe // Journal of Fluid Mechanics. 2000. Vol. 408. P. 1–12.
  18. Дрейцер Г.А., Краев В.М. Турбулентные течения газа при гидродинамической нестационарности. Красноярск: Сибирская аэрокосмическая академия, 2001. 148 с.
  19. He K., Seddighi M., He S. DNS study of a pipe flow following a step increase in flow rate // International Journal of Heat and Fluid Flow. 2016. P. 130–142.
  20. Никифоров А.Н., Герасимов С.В. Изменение параметров турбулентного течения при ускорении и замедлении потока // Инженерно-физический журнал. 1985. № 49(4). С. 533–539.
  21. Коченов И.С., Фалий В.Ф. Нестационарный теплообмен в каналах Ц Известия Академии наук СССР // Энергетика и транспорт. 1981. № 2. С. 143–149.
  22. Валуева Е.П., Чэнь Лэй. Численное моделирование процессов теплообмена и гидродинамики при нестационарном турбулентном течении в трубе жидкости с переменными свойствами // Вестник МЭИ. 2000. № 5. С. 38–46.

mai.ru — информационный портал Московского авиационного института

© МАИ, 2018-2024