Досліджено питання числового моделювання низькоемісійних камер згоряння газотурбінних двигунів з упорскуванням водяної пари та горінням частково перемішаної паливоповітряної суміші. Розроблено універсальну математичну модель тривимірного хімічно реагувального потоку, яка дозволяє прогнозувати вихідні температурні й екологічні характеристики камер згоряння, що працюють на газоподібному паливі. Наведено результати верифікації моделі, на підставі яких підтверджено її вірогідність для широкого спектра робочих режимів. Запропоновано методику числового експерименту. З використанням даних, одержаних під час проведення розрахунків, вдосконалено конструкції конкретних зразків низькоемісійних камер згоряння. Доведено необхідність і можливість використання числового експерименту під час проектування камер згоряння газотурбінних двигунів.

  Скачати повний текст

Розроблено й атестовано експериментальне устаткування, методи та програми проведення випробувань. Побудовано модель термоциклічної довговічності жароміцних матеріалів. Розроблено метод кількісного оцінювання коефіцієнта відносної довговічності. Одержано значення коефіцієнта, які рекомендовано для уточнених розрахунків термоциклічної довговічності матеріалів за допомогою гіпотези лінійного підсумовування пошкоджень. Розроблено метод розрахунку циклічних температурних полів у зразках. Достовірність методів підтверджено експериментальними даними. Встановлено оптимальні значення коефіцієнта асиметрії. Розроблено рекомендації з підвищення довговічності деталей, що піддаються дії термоциклічного навантаження.

  Скачати повний текст

Визначено фактичні характеристики газотурбінних двигунів та установок (ГТДУтаУ), а також його вузлів, за експлуатаційних умов на базі математичного моделювання. Розроблено різнорівневі математичні моделі турбовальних ГТД з регульованим і нерегульованим сопловими апаратами силової турбіни, з регенерацією та без регенерації теплоти. Проведено зіставлення одержаних математичних моделей ГТД з дослідними характеристиками та підтверджено їх адекватність. Запропоновано методики розрахунку необхідних газодинамічних параметрів ГПА за неповними вимірюваннями у разі використання існуючих штатних систем контролю ГПА. Удосконалено апроксимаційні характеристики осьових і відцентрових компресорів. Обгрунтовано вбір системи координат для подання характеристик ГТД і його вузлів, запропоновано їх перетворення, що суттєво спрощує процедури ідентифікації моделей. Наведено формули й алгоритми для визначення фактичної потужності ГТДтаУ за умов експлуатації та коефіцієнтів технічного стану ГПА, одержаних з використанням запропонованих математичних моделей.

  Скачати повний текст

Вперше розроблено методику виявлення вібраційного горіння в низькоемісійних камерах згоряння газотурбінних установок (КЗ ГТУ), яка, на відміну від відомих рішень, базується на реєстрації вібраційних сигналів з подальшою їх обробкою методами вузькосмужного спектрального аналізу. Удосконалено динамічну модель нестаціонарного підводу тепла у КЗ ГТУ шляхом урахування динаміки заповнення "холодної" та "гарячої" частин камери згоряння, інерційності руху продуктів згоряння, динамічних властивостей системи підводу палива. Запропоновано новий підхід щодо формалізованого опису механізмів появи та встановлення вібраційного горіння в низькоемісійних камерах згоряння ГТУ.

  Скачати повний текст

  Скачати повний текст

Розглянуто узагальнену дискретну модель лопаткового вінця робочого колеса турбомашини як характерного прикладу об'єкта дослідження, яка дозволяє враховувати можливі зв'язки лопаток і порушення симетрії вінця, обгрунтовано вибір їх параметрів. Для визначення параметрів аеродинамічного зв'язку обгрунтовано використання плоскої решітки лопаткових профілів. На основі методу збурень розроблено алгоритм визначення спектра частот та форм коливань системи, що розглядається, визначено особливості його застосування та межі придатності. Встановлено закономірності впливу аеродинамічного зв'язку підсистем на формування характеристик власних та резонансних коливань системи з поворотною симетрією та за її порушення.

  Скачати повний текст

Удосконалено методику розрахунку параметрів вентилятора турбореактивних двоконтурних двигунів (ТРДД) шляхом урахування втрат енергії на акустичне випромінювання вентилятора в енергетичному балансі двигуна. Вперше на підставі результатів чисельного моделювання просторового обтікання вентилятора одержано залежності параметрів течії у вентиляторі ТРДД від інтенсивності газодинамічного управління аеродинамічними слідами.

  Скачати повний текст

Розглянуто геометричні моделі (ГМ) лопаткових апаратів осьових компресорів, які дозволяють підвищувати ефективні показники ступенів завдяки поліпшенню геометрії обводів і поверхонь, що обмежують течію робочої речовини. Запропоновано підхід щодо удосконалення геометрії лопаток, їх виготовлення на високошвидкісному п'ятикоординатному обробному центрі. Розроблено ГМ скелетних ліній лопаток осьових компресорів із застосуванням графіків розподілу кривини. Запропоновно нову ГМ асиметричних профілів, які застосовуються у високонапірних компресорах з лопатками S-подібної форми. Описано методику моделювання робочих поверхонь лопаток із застосуванням сплайнів, що будуються на основі функцій Гріна. Визначено вплив геометричних параметрів лопаток компресорів на форму обводів і поверхонь, що їх формують.

  Скачати повний текст

  Скачати повний текст

Обгрунтовано шляхи вирішення наукової задачі зменшення радіальної нерівномірності температурних полів у дисках роторів газотурбінних двигунів (ГТД) дискобарабанної конструкції за допомогою застосування пристроїв, що використовують динамічний напір осьового потоку повітря, що відбирається на охолоджування двигуна. Експериментально встановлено, що найбільш ефективно зменшення нерівномірності температури за радіусом диска відбувається у разі його екранування з ежекторних каналів. Із використанням експериментальних даних одержано формули для розрахунку розподілу температури за радіусом екранованого та неекранованого дисків. Обгрунтовано можливість зменшення температурних напружень дисків роторів за допомогою застосування пристроїв з ежекторними каналами, що дозволяє збільшити запас міцності диска. З'ясовано, що у разі підвищення вимог щодо масогабаритних показників маса екранованого диска може бути зменшена у порівнянні з неекранованим за умов забезпечення рівних запасів міцності.

  Скачати повний текст

Теоретично обгрунтовано технічну можливість створення системи децентралізованого вироблення тепла на основі взаємодіючих обертових потоків, в елементах якої аеродинамічна обстановка є змінюваною, що дозволяє суттєво підвищити ефективність використання паливно-енергетичних ресурсів. Виявлено, що причиною знищення пульсацій процесуючого вихрового ядра (ПВЯ) є його перехід від обертання як твердого тіла до обертання за законом вільного вихору, що супроводжується розширенням вихрового ядра на декілька ядер, прецесуючих з меншою інтенсивністю. Одержано аналітичні залежності для визначення сили, яка індукується ПВЯ в обертовому потоці газу за наявності зворотних струмів, швидкості у закрученому потоці від процесії вихрового ядра, часу, коефіцієнта в'язкості та частоти обертання потоку і залежність ступеня крутки потоку газу від частоти коливань ПВЯ, витрати газу та конструктивних параметрів за умов стійкості закрученого потоку газу. Розроблено теоретичні моделі різних типів взаємодії обертових газових струменів за наявності зони зворотних струмів і з урахуванням впливу на результуючий потік ПВЯ. Запропоновано способи інтенсифікації передачі тепла в камерах згоряння, локалізації теплового факела під час зварювання у захисному газі, плазменно-духового різання, конструкції пристрою для викиду газів, пилогазоприймача, скрубера, апарата для очищення повітря, батарейного циклона.

  Скачати повний текст

Досліджено задачу зниження трудомісткості та підвищення ефективності структурно-параметричної ідентифікації складних технічних об'єктів з використанням адаптивних багатокомпонентних моделей. Запропоновано зниження трудомісткості ідентифікації шляхом програмного синтезу алгоритмів параметричної ідентифікації за інформацією про структуру моделі нормального стану. Розроблено метод побудови інфомаційної моделі складного технічного об'єкта за інформацією про структуру моделі нормального стану, який передбачає проведення опису ієрархії входження її компонентів до агрегатних функцій рівняння моделі. Узагальнено результати дослідження інформаційних моделей різноманітних технічних об'єктів у інфологичній моделі технічного об'єкта. Запропоновано метод програмного синтезу алгоритмів параметричної ідентифікації шляхом комбінування типових алгоритмів за інформаційною моделлю технічного об'єкта. На підставі запропонованої об'єктно-орієнтованої моделі розроблено та впроваджено засоби інформаційної технології структурно-параметричної ідентифікації складних технічних об'єктів. На практиці підтверджено зниження трудомісткості та підвищення ефективності структурно-параметричної ідентифікації за умов використання адаптивних багатокомпонентних моделей.

  Скачати повний текст

З метою підвищення теплового ккд та екологічної ефективності існуючих генераторів теплової енергії розроблено й апробовано нові конструкції комбінованих теплообмінників-утилізаторів теплоти. Проведено експериментальні випробування дослідно-промислових теплообмінників. Запропоновано удосконалені методики розрахунку комбінованих теплообмінників-утилізаторів теплової енергії димових газів. Доведено, що нові конструкції обладнання для очистки газу дозволяють очищати газ комплексним способом: одночасно в одному апараті гази очищаються від зважених і газоподібних домішок. Виявлено, що ефективність очистки газів від домішок становить 93 - 99,8 %. Результати наукового дослідження впроваджено на промислових підприємствах і підприємствах комунальної власності.

  Скачати повний текст

Запропоновано економічний обчислювальний алгоритм інтегрування осереднених рівнянь Нав'є - Стокса в областях складної геометрії для паралельних багатопроцесорних обчислювальних систем на базі відомих різницевих схем. Розроблено підхід до розрахунку в'язких турбулентних течій, складених з різномасштабних частин, зокрема для вхідних відсіків. Виконано числові дослідження газодинаміки відсіку турбомашини та досліджено механізм взаємодії вхідного патрубка і першого ступеня. Досліджено фізичний механізм виникнення додаткових втрат у проточній частині вхідного відсіку. Наведено метод раціонального проектування підведення робочого тіла до першого ступеня осьової турбіни.

  Скачати повний текст

Розроблено методи, математичні моделі та алгоритми для експлуатаційного моніторингу стаціонарного та нестаціонарного температурних станів (ТС) контрольованих деталей газотурбінних двигунів (ГТД), що використовує математичний апарат інтегральних рівнянь і дає змогу враховувати різні типи межових умов, внутрішню та зовнішню нелінійності задачі теплопровідності. За даними методами деталь розглядається як теплопередаюча система, входом якої є фактори теплового навантаження, а виходом - температура в критичних точках. Задачу сформульовано у вигляді інтегралів суперпозиції, ядрами яких є статичні чи динамічні характеристики теплової системи. Зазначені характеристики теплових систем у вигляді коефіцієнтів впливу та перехідних функцій запропоновано знаходити за допомогою числового експерименту на кінцево-елементних математичних моделях верхнього рівня. Проаналізовано трудомісткість і точність запропонованих моделей і алгоритмів моніторингу ТС деталей ГТД для автоматизованих систем обліку виробітку ресурсу авіаційних двигунів ЗМКБ "Прогрес".

  Скачати повний текст

Запропоновано метод розрахунку газотермодинамічних параметрів турбовального газотурбінного двигуна на сталих режимах, в основу якого покладено повузлову математичну модель з повінцевим описом процесів в багатоступеневому осьовому компресорі. Сформовано методичні засоби врахування в системі двигуна впливу на його газотермодинамічні параметри та експлуатаційні характеристики таких чинників, як відбір і перепуск повітря з проточної частини компресора, зміна геометричних параметрів лопаткових вінців і меридіональних обводів, зміна програми регулювання поворотних статорних лопаток.

  Скачати повний текст

Вперше розроблено модель модуля запобігання помпажним явищам у системі керування газотурбінного двигуна (ГТД), що не припускає появи помпажу у турбокомпресорі завдяки ранньому виявленню розвитку зривних процесів. Удосконалено метод діагностування зривних процесів двигуна для систем автоматичного керування газотурбінного двигуна (САКД) на підставі обчислення статистичних характеристик розподілу вейвлет-коефіцієнтів сигналів вимірювальних систем шляхом використання S-дискримінанту. Показано, що розроблена модифікація дозволяє з високим ступенем достовірності за певних граничних умов визначити початок розвитку помпажних явищ у турбокомпресорі ГТД. Розроблено метод обчислення S-дискримінанту, що дає можливість діагностувати зривні процеси у режимі реального часу навіть за умов відсутності попередньо зареєстрованих вимірювань на етапі нормальної роботи двигуна.

  Скачати повний текст

  Скачати повний текст

Розроблено систему моніторингу технічного стану (ТС) газотурбінних двигунів (ГТД) під час експлуатації за високотемпературним корозійним пошкодженням лопаток турбін. Створено газодинамічний стенд для проведення тривалих випробувань з введенням в газовий потік корозійно-активних речовин. Розроблено програму та методику стендових корозійних випробувань лопаток турбін та зразків жароміцних матеріалів за умов контрольованого робочого середовища. Одержано характеристики корозійної стійкості жароміцних сплавів, що використовуються для виготовлення лопаток турбін ГТД. Обгрунтовано методику лінійного аналізу корозійних пошкоджень лопаток турбін. На підставі результатів експериментальних досліджень розроблено математичні моделі пошкодження лопаток турбін ГТД за корозійною втратою маси, глибиною та швидкістю корозії залежно від температури, концентрації корозійно-активних речовин в газовому потоці та тривалості роботи двигуна на кожному режимі. З використанням даних моделей запропоновано систему моніторингу ТС ГТД за експлуатаційних умов.

  Скачати повний текст

Запропоновано метод прогнозування критичних станів основних елементів конструкцій газотурбінних двигунів (ГТД) і енергоустановок у випадку розвитку в них тріщин, здатних привести до руйнування деталей і сприяють виникненню або збільшенню аварійних ситуацій. Обгрунтовано застосування силового критерію за умовами ініціювання тріщин як критерію руйнування, прийнятного для розв'язання подібних задач в інженерній практиці. Для визначення коефіцієнтів інтенсивності напружень у поле нерівномірних навантажень розроблено метод підбору еквівалентної задачі, яка має відомі рішення, а також одержано ряд рішень методом скінчених елементів. На прикладах аналізу тріщин у корпусі реактора ядерної енергоустановки, у дисках компресорів і турбін авіаційних ГТД, у валі гвинта встановлено збіг розрахункових результатів і реальних критичних розмірів тріщин. Доведено, що за умов збільшення в матеріалі проявів крихкості, не найглибша тріщина може стати критичною.

  Скачати повний текст