Введение
1. Обзор подходов к моделированию теплозащитных характеристик трехмерных газовых завес при выдуве через перфорации 11
1.1 Системы развитого пленочного охлаждения лопаток высокотемпературных газовых турбин 11
1.2 Трехмерная структура газовой завесы при выдуве из перфорации. Безразмерные параметры, влияющие на теплозащитные свойства газовых завес 22
1.3 Методы расчета эффективности газовой завесы на пластине 32
1.3.1 Классификация методов расчета эффективности охлаждения 32
1.3.2 Методы расчета эффективности пленочного охлаждения при выдуве завесы через щель 36
1.3.3 Опыт численного моделирования трехмерных газовых завес 41
1.4 Теплозащитные свойства газовой завесы на криволинейной поверхности 44
1.4.1 Результаты экспериментальных исследований 44
1.4.2 Численные исследования 46
1.5 Численное моделирование теплового состояния лопаток газовых турбин при конвективно-пленочном охлаждении 48
1.5.1 Обзор экспериментальных исследований по влиянию различных факторов на эффективность пленочного охлаждения лопаток ГТД 48
1.5.2 Численное моделирование эффективности пленочного охлаждения лопаток ГТД 52
1.5.3 Численное моделирование теплового состояния лопаток ГТД.. 55
1.6 Цели и задачи диссертации 58
2. Моделирование трехмерного течения и эффективности пленочного охлаждения при выдуве газовой завесы из двухрядной перфорации на пластине 60
2.1 Газовая завеса за двухрядной перфорацией на пластине 60
2.2 Нестационарная газовая завеса при воздействии неоднородного колеблющегося потока 67
2.2.1 Постановка задачи и вычислительные аспекты 68
2.2.2 Результаты расчета и их анализ 70
2.3 Область влияния нестационарности на эффективность пленочного охлаждения 75
3. Эффективность пленочного охлаждения при выдуве завесы из однорядной перфорации на криволинейную поверхность 78
3.1 Анализ опытных данных 78
3.2 Вычислительные аспекты численного моделирования 80
3.3 Результаты расчета 86
4. Совершенствование поэтапной методики расчета теплового состояния лопаток высокотемпературных газовых турбин 91
4.1 Методика поэтапного расчета теплового состояния рабочей лопатки с развитой конвективно-пленочной системой охлаждения 91
4.2 Влияние кривизны на эффективность охлаждения при параметрах вдува, больших единицы 95
4.3 Апробация усовершенствованной методики расчета теплового расчета охлаждаемой лопатки перспективного ГТД 97
4.3.1 Рабочая лопатка модификации двигателя РД-33 97
4.3.2 Рабочая лопатка с развитой системой конвективно-пленочного охлаждения 99
5. Трехмерное численное моделирование теплового состояния охлаждаемой лопатки гтд в сопряженной и полусопряженной постановках 103
5.1 Объект исследования: лопатка турбины с развитой системой конвективно-пленочного охлаждения 103
5.1.1 Конструкция экспериментальной лопатки 103
5.1.2 Экспериментальная установка. Измеряемые параметры 104
5.1.3 Результаты эксперимента 106
5.2 Численное моделирование. Постановка и вычислительные аспекты задачи 107
5.2.1 Расчетная область и граничные условия 108
5.2.2 Расчетные сетки 110
5.3 Результаты расчета сопряженного теплообмена 114
5.3.1 Внешняя газодинамика и гидравлика 114
5.3.2 Выбор численной модели 118
5.3.3 Анализ трехмерного течения, теплообмена и эффективности пленочного охлаждения 127
Заключение 132
Литература 136
