Особенности процессов термогазодинамики и теплообмена на поверхности лопаток турбин ГТД

Авторы

Григоровский В. В.^*, Котович И. В., Ежов А. Д.^**, Сучкова П. И.

Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет), 125993, г. Москва, Волоколамское шоссе, д. 4

*e-mail: grislavapro@gmail.com
**e-mail: ezzhov@gmail.com

Аннотация

В данной статье представлен всесторонний анализ исследований, посвященных вопросам термогазодинамических процессов и теплообмена при взаимодействии высокотемпературного газового потока с лопаткой турбины газотурбинного двигателя (ГТД). Основное внимание сосредоточено на анализе взаимодействия высокотемпературных газовых потоков с поверхностью турбинных лопаток – критически важного элемента, определяющего эффективность, надежность и ресурс современных энергетических и авиационных установок. На основе систематизации результатов экспериментальных и численных исследований детально рассмотрена структура пограничного слоя, формирующегося в зоне контакта высокотемпературного газа с охлаждаемой поверхностью лопатки. Показано, что динамика развития пограничного слоя, включая переходные и турбулентные режимы течения, напрямую влияет на интенсивность локального теплообмена и распределение температурных полей в материале лопатки. Особый акцент сделан на анализе критериальных зависимостей, применяемых для моделирования конвективного теплообмена в условиях экстремальных тепловых нагрузок и сложных газодинамических режимов. 

Ключевые слова:

лопатка турбины, газотурбинный двигатель, пограничный слой, теплообмен, тепловая защита

Библиографический список

1. Ковальногов Н.Н. Пограничный слой в потоках с интенсивными воздействиями. Уляьновск: УлГТУ, 1996. 246 с.
2. Shukla A.K., Singh O. Performance evaluation of steam injected gas turbine-based power plant with inlet evaporative cooling // Applied Thermal Engineering. 2016. P. 454–464.
3. Шлихтинг Г. Возникновение турбулентности. М.: Иностранная литература. 1962. 200 с.
4. Копелев С.З. Конструкция и расчет систем охлаждения ГТД. Харьков: Основа, 1994. 240 с.
5. Швец И.Т., Дыбан Е.П. Воздушное охлаждение деталей газовых турбин. Киев: Наукова думка. 1974. 487 с.
6. Ершов C.B. Шапочка А.Ю., Русанов А.В. Оптимальное пространственное профилирование лопаточных аппаратов турбинных ступеней на основе моделирования трехмерного вязкого течения // Проблемы машиностроения. 2000. № 3–4. С. 36–46.
7. Никитин П.В. Тепловая защита. МАИ, 2006. 510 с.
8. Motallebi A., Bakhtiyarikhoei M. Comparison and optimization of different methods to cooling in gas turbines and efficiency increase // Indian Journal of Fundamental and Applied Life Sciences. 2015. Vol. 5 (S2). pp. 1202–1208.
9. Копелев С.З. Охлаждаемые лопатки газовых турбин (тепловой расчет и профилирование). М.: Наука, 1983. 144 с.
10. Быков Л.В., Молчанов А.М., Янышев Д.С. и др. Cовременные подходы к расчету характеристик течения при ламинарно-турбулентном переходе в пограничном слое. // Теплофизика высоких температур, 2018, Т. 56, № 1, с. 104–120.