Введение
1 Анализ состояния исследуемого вопроса. цель работы и постановка задач исследования 13
1.1 Анализ публикаций по вопросам повышения эффективности турбоприводов сверхмалой мощности 13
1.2 Обзор публикаций по экспериментальному оборудованию для испытаний турбоприводов сверхмалой мощности 25
1.3 Используемые подходы к численному моделированию газодинамических процессов в турбоприводах сверхмалой мощности 32
1.4 Обзор иностранных публикаций по исследованиям ТСММ 35
1.5 Цель работы и задачи исследования 36
2 Формирование метода выбора значений параметров одноступенчатых турбин сверхмалой мощности в системе турбопривода 38
2.1 Метод оптимального проектирования турбин сверхмалой мощности 38
2.1.1 Проблемы оптимального проектирования ТСММ 38
2.1.2 Постановка задачи оптимального проектирования 39
2.1.3 Области наивыгоднейших параметров и компромиссных решений 40
2.1.4 Используемые методы и алгоритмы численной параметрической оптимизации 43
2.2 Основные математические модели 47
2.2.1 Выбор и обоснование критериев эффективности 47
2.2.2 Выбор оптимизируемых параметров ТСММ 51
2.2.3 Обоснование и выбор расчетного режима 56
2.2.4 Параметрические и функциональные условия и ограничения задачи оптимизации 59
2.3 Оценка эффективности турбоприводов сверхмалой мощности на этапе начального проектирования 62
2.3.1 Влияние режимных и геометрических параметров ТСММ на их энергетическую эффективность 62
2.3.2 Учет влияния параметров входных и выходных устройств на эффективность ТПСММ 69
2.3.3 Оценка эффективности бортового ТПСММ по критерию суммарной массы рабочего тела и турбопривода 73
2.3.4 Стоимостные критерии эффективности 79
2.4 Выбор рациональных значений параметров турбин сверхмалой мощности в условиях неопределенности исходных проектных данных 82
2.4.1 Влияние неопределенности исходной проектной информации при выборе параметров ТСММ 82
2.4.2 Метод и алгоритм выбора рациональных значений параметров и типа ТСММ при структурно-параметрической оптимизации 85
3 Экспериментальные исследования одноступенчатых турбин сверхмалой мощности для совершенствования математических моделей рабочего процесса 93
3.1 Планирование эксперимента при натурных и виртуальных
экспериментальных исследованиях турбин сверхмалой мощности 93
3.1.1 Формирование планов факторного эксперимента 94
3.1.2 Методика определения диапазонов варьирования факторов 97
3.1.3 Диапазоны и уровни варьирования
режимных факторов YT, кт и фактора масштабности DM 99
3.1.4 Диапазоны и уровни варьирования факторами /ZCA/A(CP) И Є 100
3.1.5 Диапазон и уровни варьирования геометрическими факторами ЦСТСММ 102
3.1.6 Диапазоны и уровни варьирования геометрическими факторами ОТСММ 109
3.2 Экспериментальное определение характеристик турбин сверхмалой мощности 113
3.2.1 Объекты экспериментальных исследований и планирование натурного эксперимента 116
3.2.2 Основные результаты натурных экспериментов 119
3.3 Численное моделирование газодинамических процессов в турбинах сверхмалой мощности 121
3.3.1 Основные требования к расчетным конечно-элементным моделям ТСММ для численных газодинамических исследований 122
3.3.2 Описание процесса численного моделирования газодинамических процессов в ТСММ 123
4 Формирование математических моделей объема и массы турбин сверхмалой мощности 142
4.1 Формирование численно-аналитических
моделей объема и массы турбин сверхмалой мощности 142
4.2 Анализ влияния режимных и геометрических параметров на массу турбин сверхмалой мощности 147
4.3 Удельная масса и габаритные критерии эффективности турбин сверхмалой мощности 158
5 Апробация разработанных методов 161
5.1 Оценка достоверности и эффективности разработанного метода 161
5.2 Формирование облика турбопривода коммутирующего устройства 164
5.3 Возможные пути дальнейших исследований в области начального проектирования ТПСММ 171
Заключение 172
Основные условные обозначения 174
Список использованных источников 177
