Preview

Аэрокосмический научный журнал

Расширенный поиск

Применение методов математического моделирования для оценки влияния неоднородности входного потока на параметры и характеристики авиационного ГТД

https://doi.org/10.24108/aersp.0317.0000064

Полный текст:

Аннотация

Рассмотрены методические подходы к разработке математических моделей различного уровня сложности, предназначенных для оценки влияния неоднородности входного потока на основные параметры и характеристики авиационного ГТД и его узлов. На примере расчета двухвального ТРДД на характерном дозвуковом крейсерском режиме продемонстрированы возможности инженерной математической модели по определению влияния неравномерности поля полного давления на входе в двигатель на его тяговые и расходные характеристики, а также запас газодинамической устойчивости обоих каскадов компрессора. 

Продемонстрировано, что представленная математическая модель первого уровня авиационного ГТД позволяет адекватно оценивать влияние неоднородности полного давления на входе в двигатель на его параметры, причем достоверность проводимых расчетов подтверждается их сравнением с результатами, полученным по хорошо отработанным пространственным математическим моделям двигателя, которые, в свою очередь, были неоднократно идентифицированы по результатам многочисленных экспериментов. 

Показано, что получаемые результаты, в том числе и по величинам снижения запаса ГДУ вследствие неоднородности потока на входе вполне могут быть использованы для предварительных оценок при выборе необходимого располагаемого запаса ΔKу, обеспечивающего устойчивую работу каскадов компрессора и двигателя в целом во всем диапазоне его режимов работы, в том числе и с учетом различных эксплуатационных факторов. Проведение окончательного поверочного расчета с помощью специализированных ММД более высокого уровня не только подтвердит полученные результаты, но и сократит  их ожидаемую погрешность по отношению к реальным значениям, полученным в результате испытаний.  

Об авторах

Ю. А. Эзрохи
Центральный институт авиационного моторостроения им. П.И. Баранова, Москва; МГТУ им. Н.Э. Баумана, Москва
Россия

Эзрохи Юрий Александрович

Кандидат технических наук

Нач. сектора

SPIN-код 8468-5701

Доцент каф. Э3



Е. А. Хорева
Центральный институт авиационного моторостроения им. П.И. Баранова, Москва
Россия

Хорева Елена Александровна

Инженер



Список литературы

1. Burcham F.W., Hughes D.L. Analysis of in-flight pressure fluctuations leading to engine compressor surge in an F-111a airplane for Mach numbers to 2.17 // AIAA Paper. 1970. No. 70-624. 19 р.

2. Краснов С.Е., Воробьева Н.Г. Влияние тепловых возмущений на устойчивость работы ГТД // Техника воздушного флота. 2012. Т. 86. № 4. С. 32-44.

3. Краснов С.Е., Воробьева Н.Г. Влияние входной неравномерности полного давления на устойчивость и характеристики компрессора низкого давления ТРДД с большой степенью двухконтурности (математическое моделирование и расчетные исследования) // Техника воздушного флота. 2014. Т. 88. № 1. С. 35-46.

4. Теория авиационных двигателей / Ю.Н. Нечаев, Р.М. Федоров, В.Н. Котовский, А.С. Полев. Ч. 2. М.: ВВИА им. проф. Н.Е. Жуковского, 2007. 447 с.

5. Архипов Д.В., Тумашев Р.З. Влияние радиальной неравномерности параметров потока при входе в рабочее колесо на газодинамические характеристики ступени осевого компрессора // Вестник двигателестроения. 2013. № 2. С. 130-135.

6. Greitzer E.M. Surge and rotating stall in axial flow compressors. Pt. I: Theoretical compression system model // Trans. of the ASME. J of Engineering for Power. 1976. Vol. 98. No. 2. Рp. 190-198. DOI: 10.1115/1.3446138

7. Greitzer E.M. Surge and rotating stall in axial flow compressors. Pt. II: Experimental results and comparison with theory // Trans. of the ASME J. of Engineering for Power. 1976. Vol. 98. No. 2. Рp. 199-211. DOI: 10.1115/1.3446139

8. Краснов С.Е. Устойчивость авиационных ГТД (опыт математического моделирования) // Техника воздушного флота. 2016. Т. 90. № 2-3. С. 3-69.

9. Краснов Д.С., Семерняк Л.И. Математическая модель процессов возникновения и развития неустойчивых режимов авиационных ГТД // Техника воздушного флота. 1999. № 1. С. 36-54. - не найдено, оставляю авторский вариант (в б-ке МГТУ нет)

10. Stenning A.H. Inlet distortion effects in axial compressors // Trans. of the ASME. J. of Fluids Engineering. 1980. Vol. 102. No. 1. Pp. 7-13. DOI: 10.1115/1.3240630

11. Seidel B.S., Matwey M.D., Adamczyk J.J. Inlet flow distortion in turbomachinery // Trans. of the ASME. J. of Engineering for Power. 1980. Vol. 102. No. 4. Pp. 924-929. DOI: 10.1115/1.3230362

12. Горюнов А.И., Горюнов И.М. Учет влияния неравномерности параметров рабочего тела на характеристики узлов ГТД и ЭУ// Вестник Уфимского гос. авиационного техн. ун-та. 2010. Т. 14. № 3. С. 57-61.

13. Longley J.P., Greitzer E.M. Inlet distortion effects in aircraft propulsion system integration // Steady and transient performance prediction of gas turbine engines: AGARD-LS-183(Cambridge, MA, USA, May 27-29th 1992): Conf. paper. Wash.: NASA, 1992. Pp. 6-1 – 6-18.

14. Kurzke J. Effects of inlet flow distortion on the performance of aircraft gas turbines // J. of Engineering for Gas Turbines and Power. 2008. Vol. 130. No. 4. Pp. 041201-041201-7. DOI: 10.1115/1.2901190

15. Ferrand P., Chauvin J. Theoretical study of flow instabilities and inlet distortions in axial compressors // Trans. of the ASME. J. of Engineering for Power.1982. Vol. 104. No. 3. Pp. 715-721. DOI: 10.1115/1.3227336

16. Хорева Е.А., Эзрохи Ю.А. Ординарные математические модели в задачах расчета параметров авиационных ГТД // Аэрокосмический научный журнал. 2017. № 1. С. 1-14. DOI: 10.24108/rdopt.0117.0000059

17. Абрамович Г.Н. Прикладная газовая динамика: учеб. руководство для втузов. 5-е изд. Ч. 1. М.: Наука, 1991. 597 с.

18. Colpin J. Propagation of inlet flow distortions through an axial compressor stage // Trans. of the ASME. J. of Engineering for Power. 1979. Vol. 101. No. 1. Pp. 116-124. DOI: 10.1115/1.3446432

19. Norris G. Fan tests at NASA mark an early step toward airliners designed to leverage boundary layer ingestion // Aviation Week & Space Technology. 2017. Vol. 179. № 1. Р. 51.

20. Шульгин А.Ф., Павлов Ю.И., Таран Е.М. Оценка влияния входной радиальной неравномерности потока на параметры двухконтурных двигателей // Авиационная промышленность. 2012. № 2. С. 6-7.


Для цитирования:


Эзрохи Ю.А., Хорева Е.А. Применение методов математического моделирования для оценки влияния неоднородности входного потока на параметры и характеристики авиационного ГТД. Аэрокосмический научный журнал. 2017;3(3):1-19. https://doi.org/10.24108/aersp.0317.0000064

For citation:


Ezrokhi Y.A., Khoreva E.A. Using Mathematical Modeling Methods for Estimating Entrance Flow Heterogeneity Impact on Aviation GTE Parameters and Performances. Aerospace Scientific Journal. 2017;3(3):1-19. (In Russ.) https://doi.org/10.24108/aersp.0317.0000064

Просмотров: 297


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 2413-0982 (Online)