Расчет радиальных зазоров в турбокомпрессорах ГТД

Стр.2

Стр.3

Стр.4

УДК 621.452.32(075) ББК О551.41я7 Б157 Рецензенты: канд. техн. наук А .Ю. Ти с а р е в , д-р техн. наук, доц. Д . А . Уг л а н о в Бадыков, Ренат Раисович Б157 Расчёт радиальных зазоров в турбокомпрессорах ГТД: практикум / Р.Р. Бадыков, М.А. Бенедюк, А.С. Виноградов, А.А. Юртаев. – Самара: Издательство Самарского университета, 2023. – 104 с. ISBN 978-5-7883-2002-1 В практикуме изложены основные приемы сопряженного моделирования (газодинамического, теплового и напряжённо-деформированного) состояния элементов рабочих колес центробежного компрессора и осевых турбин малоразмерных газотурбинных установок. Однако приемы, описанные в данном пособии, могут применяться для расчетов рабочих колес любых лопаточных машин. Сведения по работе с программным комплексом ANSYS, приведенные в пособии, позволяют студентам проводить самостоятельные исследования газодинамических процессов в турбомашинах, напряженно-деформированного состояния рабочих колес и статорных деталей, нагруженных центробежными, газодинамическими и термическими нагрузками. Приведенные сведения позволят улучшить понимание процессов, происходящих при работе ГТД, повысить качество усвоения материала, а также дальнейших исследований и работ с использованием ANSYS. Предназначено для обучающихся по направлениям подготовки 24.05.02 Проектирование авиационных и ракетных двигателей, 24.03.05 Двигатели летательных аппаратов и 24.04.05 Двигатели летательных аппаратов профиль Искусственный интеллект и большие данные в двигателестроении. Подготовлено на кафедре конструкции и проектирования двигателей летательных аппаратов. УДК 621.452.32(075) ББК О551.41я7 ISBN 978-5-7883-2002-1 © Самарский университет, 2023 2

Стр.2

ОГЛАВЛЕНИЕ Введение ............................................................................................................................................. 5 1 Теоретические основы регулирования радиальных зазоров в турбокомпрессоре .......... 8 2 Лабораторная работа № 1. Подготовка геометрии .............................................................. 17 2.1 Разбиение модели на сектора ............................................................................................... 17 2.2 Импорт геометрии в Ansys Workbench ................................................................................ 18 2.3 Подготовка геометрии к созданию сеточной модели в Design Modeler .......................... 21 3 Лабораторная работа № 2. Создание конечно-элементной модели в TurboGrid ............ 27 3.1 Создание сеточной модели в TurboGrid .............................................................................. 27 3.2 Требования к качеству сеточной модели ............................................................................ 32 4 Лабораторная работа № 3. Создание сеточной модели твердотельной геометрии........ 34 4.1 Создание материалов ............................................................................................................ 34 4.2 Подготовка модели к созданию сетки ................................................................................. 37 4.3 Создание конечно-элементной модели ротора................................................................... 41 4.4 Создание конечно-элементной модели статора ................................................................. 42 4.5 Создание конечно-элементной модели проточной части центробежного компрессора ................................................................................................................................. 44 4.6 Требования к качеству созданной сетки конечных элементов ......................................... 46 5 Лабораторная работа № 4. Настройка газодинамического расчета ................................. 48 5.1 Добавление модуля Fluid Flow (CFX) ................................................................................. 48 5.2 Настройка материалов и рабочего тела ............................................................................... 49 5.3 Создание и настройка доменов ............................................................................................ 53 5.4 Наложение граничных условий ........................................................................................... 55 5.5 Создание интерфейсов между доменами ............................................................................ 59 5.6 Настройка решателя .............................................................................................................. 64 5.7 Проведение расчета ............................................................................................................... 67 5.8 Возможные ошибки при расчетах в CFX ............................................................................ 70 5.9 Просмотр и оценка результатов газодинамического расчета в CFX ............................... 72 6 Лабораторная работа № 5. Расчет напряженно-деформированного состояния ротора и статора турбины ......................................................................................................................... 76 6.1 Описание модуля Static-Structural........................................................................................ 76 6.2 Импорт результатов газодинамического расчета .............................................................. 77 6.3 Задание граничных условий ................................................................................................. 80 6.4 Проведение расчета и просмотр результатов ..................................................................... 83 6.5 Определение радиального зазора ........................................................................................ 89 3

Стр.3

7 Лабораторная работа № 6. Определение коэффициентов теплоотдачи в ANSYS CFX .................................................................................................................................. 91 7.1 Влияние параметра y+ на результаты расчетов ....................................................................... 91 7.2 Определение распределения коэффициентов теплоотдачи по лопаткам турбины ............. 94 7.3 Оценка полученных коэффициентов теплоотдачи ................................................................. 97 Заключение...................................................................................................................................... 99 Список литературы ..................................................................................................................... 100 4

Стр.4