Досліджено питання розробки методу розв'язання прямої й оберненої задач для тривимірної течії в шарі змінної товщини на вісесиметричній поверхні течії. У даному методі пряму й обернену задачі розділено на незалежні одна від одної окремі підзадачі, які можна розв'язувати в будь-якій послідовності або одночасно, що забезпечує можливість контролювати окремі ділянки проектованої лопатки з точки зору міцності та технологічності, та значно скорочує час проектування. Розроблено методику оптимального проектування решіток профілів з великим кутом повертання потоку. Спроектовано робочу решітку для циліндра високого тиску потужної парової турбіни, профіль якої має локальні хвилеподібні контури, а її коефіцієнт скінченних втрат значно нижчий, ніж у решітки атласних профілів.

  Скачати повний текст

Проведено дослідження тривимірного напружено-деформованого стану (НДС) та власних коливань вузлів гідравлічних і парових турбін з урахуванням контакту елементів та наявності тріщин. Дану задачу розв'язано за допомогою багатосіткового методу скінченних елементів. З метою поліпшення збіжності методу запропоновано модифікацію його операторів - пряму побудову проміжної скінченноелементної моделі і числову побудову оператора конденсації. Удосконалено метод урахування недосконалостей структури у вигляді тріщин для динамічних задач. Проведено тестування запропонованих методик. Створено спеціалізований програмний комплекс з розвинутим вхідним і вихідним інтерфейсами. Встановлено вплив різних конструктивних і технологічних факторів на НДС та власні коливання вузлів гідравлічних і парових турбін. Вперше вивчено вплив контактного обпирання та появи тріщин в лопатковому апараті на НДС діафрагми парової турбіни. Досліжено вплив довжини та глибини тріщини в лопаті робочого колеса радіально-осьової гідротурбіни на власні коливання. Встановлено вплив системи тріщин різної орієнтації та довжини в лопаті поворотно-лопатевої гідротурбіни на її власні коливання.

  Скачати повний текст

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

Розроблено методи аналізу нестаціонарних вібрацій обертових машин у режимі реального часу з використанням різниць. Розглянуто моделі сигналів нестаціонарних вібрацій. Розроблено методи вибору ділянок локальної стаціонарності та методи визначення різниць кореляційних функцій і спектрів потужності з метою використання останніх як діагностичних ознак. Шляхом комп'ютерного моделювання досліджено похибки визначення ділянок локальної стаціонарності розробленими методами. Виявлено нові діагностичні ознаки обертових машин, які під час використання різницевого кореляційно-спектрального аналізу дозволяють виявити перекіс прилягаючої поверхні другого підшипника турбіни типу К-200-130 ЛМЗ, обрив болта кріплення бічної колодки до обойми першого підшипника турбіни типу К-160-130 ХТЗ та нерівномірність затягування болтів півмуфт роторів високого та низького тисків цієї турбіни. Виявлено також діагностичні ознаки, які дозволяють встановлювати наявність тріщин у лопатках турбін. На підставі запропонованих методів та алгоритмів розроблено ефективні структури та програмне забезпечення для адаптивного кореляційного аналізу нестаціонарних вібрацій механічного обладнання та його елементів у режимі реального часу.

  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 причини появи та механізми утворення зарядів у вологому паровому потоці та їх вплив на процеси конденсації у парових турбінах. Запропоновано методику та конструкції електричних зондів для вимірювання густини зарядів у рухомому вологому паровому потоці. Розглянуто методи та засоби керування густиною зарядів у вологому потоці. Наведено конструкції пристроїв, які дозволяють за рахунок електричного впливу на вологий паровий потік керувати процесами конденсації. Показано, що нейтралізація парового потоку за останнім ступенем турбіни знижує коефіцієнт повних втрат у вихлопному тракті на 10 - 12 % від вихідного значення, а додаткова електризація пари в зоні конденсатора збільшує вологість більше, ніж на 1 %.

  Скачати повний текст

Викладено результати досліджень з визначення впливу особливостей поличного бандажного зв'язку лопаток на статичний і динамічний напружений стан лопаткового апарату турбомашини. Запропоновано тривимірні скінченно-елементні моделі лопаток, бандажного зв'язку, пакету лопаток та їх вінця. Проведено комплекс обчислювальних експериментів з визначення впливу особливостей контактної взаємодії бандажних полиць на статичний на динамічний напружений стан робочих лопаток та їх систем з урахуванням характерних технологічних та експлуатаційних факторів. Встановлено закономірності формування спектру власних і характеристик вимушених коливань вінців і пакетів бандажованих лопаток турбін з урахуванням впливу умов контактної взаємодії лопаток по бандажних полицях і реальних експлуатаційних факторів.

  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

Розроблено теоретичні та практичні методи геометричного моделювання елементів проточних частин двопоточних турбін. Розглянуто особливості моделювання лопаток радіально-осьового та осьового ступенів. Геометричне моделювання лопатки радіально-осьового ступеня включає профілювання меридіального перерізу робочого колеса, аналіз якості кривих меридіональних обводів, моделювання профілю лопатки на розгортці циліндричної поверхні зовнішнього радіуса, геометричне моделювання центрального диска робочого колеса, а також моделювання вихідного спрямного апарата. Моделювання лопаток осьового ступеня складається з профілювання лопаток, для чого застосовується синтезована функція, розвантаження лопаток відцентровими силами, розміщення плоских перерізів за висотою лопатки з урахуванням її розвантаження, геометричного моделювання просторової робочої лопатки. Запропоновано метод аналітичного подання аеродинамічних обводів і поверхонь з застосуванням алгоритму Анселона - Лорана і бікубічних сплайнів.

  Скачати повний текст

Розроблено методи, алгоритми і програми геометричного моделювання елементів проточних частин турбін діагонального конструктивного оформлення та їх візуалізації на екрані монітора ПЕОМ з застосуванням сучасних досягнень прикладної та обчислювальної геометрії, комп'ютерної графіки в області аналітичного подання кривих і поверхонь складних технічних форм. Запропоновано комплексний підхід до геометричного моделювання рухомих і нерухомих елементів проточних частин турбін діагонального типу. Розглянуто методи геометричного моделювання робочих коліс діагонального типу. Запропонована геометрична модель містить блоки геометричного моделювання меридіональних меж колеса та формування робочих поверхонь лопаток. З використанням методів геометричного моделювання робочих коліс діагональних турбін з невисоким ступенем діагональності розглянуто питання моделювання профілів лопаток осьових ступенів, які входять до конструкцій турбін діагонального типу. Подано методи геометричного моделювання нерухомих елементів діагональних турбомашин (ДТ). Розроблено програми геометричного моделювання та візуалізації елементів проточних частин ДТ для ПЕОМ у системі програмування Borland Pascal 7.0 з формуванням script-файлів і побудовою в автоматичному режимі зображень у графічному пакеті AutoCAD.

  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

Здійснено теоретичне й експериментальне дослідження з метою поліпшення статичних і динамічних характеристик багатовитратного запобіжного клапана непрямої дії у складі гідроагрегата підйому вала парової турбіни. Розроблено комплекс математичних моделей: насоса, запобіжного клапана непрямої дії, довгого трубопроводу, гідростатичного підшипника. Відзначено, що запропоновану модель з запобіжним клапаном подано стосовно будь-якої змінної нелінійним диференціальним рівнянням VII порядку. Наведено результати аналізу коливань тиску у напірному трубопроводі з частотою 3,7 Гц.

  Скачати повний текст

Вирішено науково-технічну проблему розробки та обгрунтування методів розрахунку частот і форм коливань складних просторових конструкцій, що взаємодіють з середовищем або мають тріщини. На основі методів теорії потенціалу та граничних (сингулярних та гіперсингулярних) інтегральних рівнянь побудовано математичні моделі та методи дослідження вільних коливань елементів турбомашин з рідиною або газом, а також напружено-деформівного стану в тілах з тріщинами в пружнопластичному формулюванні. У просторовому повітряному потоці визначено аеродинамічні навантаження, що діють на лопаті повітряної труби, досліджено напружено-деформівний стан та прогини лопаті, сформульовано задачу оптимізації лопаті повітряної турбіни з обмеженнями, пов'язаними з міцнісними та геометричними параметрами, флатером та частотами власних коливань. Розроблено ефективний метод розрахунку власних коливань конструкцій, що взаємодіють з рідиною, який поєднує метод скінченних елементів для визначення власних коливань конструкцій у вакуумі та метод граничних інтегральних рівнянь для обчислення тиску рідини. За його допомогою визначено частоти і форми власних коливань лопатей поворотно-лопатевих і робочих коліс радіально-осьових гідротурбін та кришок гідротурбін у воді. Метод граничних інтегральних рівнянь розвинуто для дослідження елементів конструкцій з тріщинами в пружнопластичному формулюванні.

  Скачати повний текст

Розглянуто способи підвищення економічності паротурбінних установок (ПТУ), газотурбінних установок (ГТУ) та установок комбінованого циклу за рахунок змін у термодинамічних циклах. Для ПТУ запропоновано підвищити середню температуру підведення теплоти. У першому випадку - за рахунок змішання перегрітої пари, одержаної в котлі, з продуктами згоряння природного газу в кисні, а у другому - температура пари на значній частині процесу розширення в турбіні підтримується близької до початкової шляхом багатоступеневого спалювання палива в потоці робочого тіла, що розширюється в проточній частині турбіни. Для ГТУ запропоновано введення регенеративного підігріву повітря газами, що відробили у турбіні високого тиску, перед їх надходженням у турбіну низького тиску. Для установок комбінованого циклу запропоновано новий принцип генерації пари шляхом багатоступеневого дроселювання рідини від закритичного тиску й навколокритичної температури. Відзначено, що теплові енергетичні установки зазначених трьох типів домінують у стаціонарній енергетиці, авіації, морському транспорті.

  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