Применение аддитивных технологий в вопросе исследования структуры течения формируемой горелками камер сгорания ГТД

Тепловые, электроракетные двигатели и энергоустановки летательных аппаратов


Авторы

Бакланов А. В.1*, Васильев А. А.2**

1. Казанский национальный исследовательский технический университет имени А.Н. Туполева – КАИ, ул. Карла Маркса, 10, Казань, 420111, Россия
2. Казанское моторостроительное производственное объединение, ул. Дементьева, 1, Казань, 420036, Россия

*e-mail: andreybaklanov@bk.ru
**e-mail: artemka402@yandex.ru

Аннотация

В настоящей статье изложены результаты работы по проектированию и изготовлению горелок камеры сгорания газотурбинного двигателя методом прототипирования. Приведены особенности конструкции горелок. Описано оборудование и материалы при помощи которых создавались горелки, установочная плита и другие элементы оснастка. Представлена конструкция стенда, на котором проводились исследования структуры течения на выходе из изготовленных горелок. Описан принцип его работы и параметры испытаний. По результатам работ выявлено, что установленные рядом горелки с противоположной круткой лопаток формируют более короткую структуру турбулентной струи, что может быть использовано в малоэмиссионных камерах сгорания уменьшенных габаритов.

Ключевые слова

камера сгорания, горелка, газотурбинный двигатель, аддитивные технологии, турбулентное течение, закрутка потока

Библиографический список

  1. Данильченко В.П., Лукачев С.В., Ковылов Ю.Л. и др. Проектирование авиационных газотурбинных двигателей. – Самара: Изд-во СНЦ РАН, 2008. – 620 с.

  2. Бакланов А.В., Маркушин А.Н. Оценка влияния конструкции форсунки на полноту сгорания топлива при испытаниях на отсеке // Вестник Казанского государственного технического университета им. А.Н. Туполева. 2015. № 6. С. 101 – 105.

  3. Baklanov A.V., Neumoin S.P. A technique of gaseous fuel and air mixture quality identification behind the swirl burner of gas turbine engine combustion chamber // Russian Aeronautics, 2017, vol. 60, no. 1, pp. 90 – 96.

  4. Баева Л.С., Маринин А.А. Современные технологии аддитивного изготовления объектов // Вестник Московского государственного технического университета им. Н.Э. Баумана. 2014. Т. 17. № 1. С. 7 – 12.

  5. Антонова В.С., Осовская И.И. Аддитивные технологии. – СПБ.: ВШТЭ СПб ГУПТД, 2017. – 30 с.

  6. Ганин Н.Б. Автоматизированное проектирование в системе КОМПАС-3D V12. – М.: ДМК Пресс, 2010. – 360 с.

  7. Chee Kai Chua, Chee How Wong, Wai Yee Yeong. Standards, Quality Control and Measurement Sciences in 3D Printing and Additive Manufacturing, Academic Press, 2017, 266 р.

  8. Валетов В.А. Аддитивные технологии (состояние и перспективы). – СПб.: Университет ИТМО, 2015. – 63 с.

  9. Зленко М.А., Нагайцев М.В., Довбыш В.М. Аддитивные технологии в машиностроении. – М.: НАМИ, 2015. – 220 с.

  10. Маркушин А.Н., Бакланов А.В. Испытательные стенды для исследования процессов и доводки низкоэмиссионных камер сгорания ГТД // Вестник Самарского государственного аэрокосмического университета им. академика С.П. Королёва. 2013. № 3-1 (41). С. 131 – 138.

  11. Schlüter J., Schönfeld T., Poinsot T., Krebs W., Hoffmann S. Characterization of confined swirl flows using large eddy simulations // ASME Turbo Expo 2001: Power for Land, Sea, and Air (New Orleans, Louisiana, USA, June 4-7, 2001), 2001, vol. 2, pp. V002T02A027. DOI: 10.1115/2001-GT-0060

  12. Moses, C., Roets, P. Properties, Characteristics and Combustion Performance of Sasol Fully Synthetic Jet Fuel // ASME Journal of Engineering for Gas Turbines and Power, 2009, vol. 131, no. 4, pp. 1-17. DOI: 10.1115/1.3028234

  13. Harrison W.E., Zabarnick S. The OSD Assured Fuels Initiative – Military Fuels Produced from Coal // DoE Clean Coal Conference, Clearwater, FL, June 2007.

  14. Lieuwen T., McDonell V., Petersen E., Santavicca D. Fuel Flexibility Influences on Premixed Combustor Blowout, Flashback, Autoignition, and Stability // ASME Journal of Engineering for Gas Turbines and Power, 2008, vol. 130, 011506-011506-12.

  15. A.K. Gupta, D.G. Lilley, N. Syred. Swirl Flows, Kent, Abacus Press, 1984, 475 р.

  16. Lee S., Speight J.G., Loyalka S.K. Handbook of Alternative Fuel Technologies, CRC Press, Boca Raton, FL, 2007, 525 p.

  17. Lefebvre A.H., Ballal D.R. Gas Turbine Combustion: Alternative Fuels and Emissions, 2010, CRC Press, 537 p.

  18. Kiesewetter F., Konle M., Sattelmayer T. Analysis of Combustion Induced Vortex Breakdown Driven Flashback in a Premix Burner with Cylindrical Mixing Zone // ASME Journal of Engineering for Gas Turbines and Power, 2007, vol. 129, pp. 929 – 936.

  19. Lieuwen T.C., Yang, V. Combustion Instabilities in Gas Turbine Engines // Progress in Astronautics and Aeronautics, AIAA, 2005, vol. 210, pp. 657.

  20. Лубков Н.В., Спиридонов И.Б., Степанянц А.С. Влияние характеристик контроля на показатели надежности систем // Труды МАИ. 2016. № 85. URL: http://trudymai.ru/published.php?ID=67501

  21. Метечко Л.Б., Тихонов А.И., Сорокин А.Е., Новиков С.В. Влияние экологических нормативов на развитие авиационного двигателестроения // Труды МАИ. 2016. № 85: http://trudymai.ru/published.php?ID=67495


Скачать статью

mai.ru — информационный портал Московского авиационного института

© МАИ, 2000—2024

 Вход