Metoda obliczeń parametrów stopnia turbiny chłodzonej w projekcie koncepcyjnym zespołu

• Autorzy: Antas Stanisław

Identyfikatory

DOI

10.7862/rm.2022.1

Warianty tytułu

EN

Method for calculation of cooled turbine stage parameters in the conceptual design of unit

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W pracy przedstawiono podstawowe rodzaje układów chłodzenia turbin lotniczych silników przepływowych oraz zasadnicze metody chłodzenia łopatek wieńców stopnia turbiny. W głównej części artykułu zaprezentowano metodę wyznaczania parametrów strumienia w przekrojach wyjściowych wieńców stopnia turbiny chłodzonej, polegającej na wykonaniu w pierwszym etapie obliczeń parametrów termicznych i kinematycznych strumienia oraz geometrycznych na średnicy średniej w stopniu niechłodzonym. Drugi etap metody obejmuje korektę parametrów spalin oraz parametrów geometrycznych profili wieńca dyszowego i wirnikowego w stopniu chłodzonym. Metoda może być stosowana w trakcie realizacji projektu koncepcyjnego stopnia osiowej turbiny chłodzonej, a oparto ją na równaniu zachowania energii, równaniu ciągłości przepływu, równaniu Eulera, pierwszej zasadzie termodynamiki oraz definicjach współczynników używanych w teorii maszyn wirnikowych. Końcowa część pracy zawiera zalecenia dotyczące parametrów geometrycznych profili wieńców chłodzonych oraz wnioski.

EN

The paper presents the basic types of turbine cooling systems for aircraft turbine engines as well as the essential methods of cooling turbine rim blades. The main part of the article presents the method of determining the stream parameters in the cross - sections of the output rims of the cooled turbine stage, consisting in the first stage of calculations of thermal and kinematic parameters for the stream and geometric parameters on the mean diameter in the uncooled stage. The second stage of the method includes the correction of the exhaust gas parameters and the geometric parameters of the profiles for the nozzle and rotor rim in a cooled stage. The method can be used during the conceptual design of the axial cooled turbine stage and is based on the energy conservation equation, the Euler’s moment of momentum equation, the first law of thermodynamics and definitions of the coefficients used in the theory of turbomachinery. The final part of the work includes recommendations regarding the geometric parameters of the cooled rim profiles and conclusions.

Słowa kluczowe

PL

turbina osiowa; metoda obliczeń; stopień chłodzony

EN

axial flow turbine; method for calculation; cooled stage

• Wydawca: Oficyna Wydawnicza Politechniki Rzeszowskiej
• Czasopismo: Zeszyty Naukowe Politechniki Rzeszowskiej. Mechanika
• Rocznik: 2022
• Tom: z. 94
• Strony: 5--22
• Opis fizyczny: Bibliogr. 26 poz., rys., wykr.

Twórcy

autor

Antas Stanisław

• Politechnika Rzeszowska, Katedra Inżynierii Lotniczj i Kosmicznej, al. Powstańców Warszawy 8, 35-959 Rzeszów

• https://orcid.org/0000-0001-6241-7061

Bibliografia

• 1. Antas, S. (2006). Ocena wpływu wybranych metod modyfikacji maszyn wirnikowych turbinowych silników śmigłowych i śmigłowcowych na zapas statecznej pracy sprężarki (praca habilitacyjna). Oficyna Wydawnicza Politechniki Rzeszowskiej.
• 2. Antas, S., & Wolański, P. (1989). Obliczenia termogazodynamiczne lotniczych silników turbinowych. Wydawnictwa Politechniki Warszawskiej.
• 3. Biełousow, A.N., Musatkin, N.F., & Radko, W.M. (2003). Teoria i rasczet awiacionnych łopatocznych maszin. Samarskij Gos. Aerokosm. Inst.
• 4. Dżygadło, Z. i in. (1982). Zespoły wirnikowe silników turbinowych. Wydawnictwa Komunikacji i Łączności.
• 5. Farokhi, S. (2014). Aircraft propulsion. Second edition. John Wiley and Sons.
• 6. Inoziemcew, A.A., Nichamkin, M.A., & Sandrackij, W.L. (2008). Osnowy konstruirowania awiacionnych dwigatielej i energeticzeskich ustanowok. T.2. Maszinostrojenie.
• 7. Je-Chin, H., Sandip D., Srinath, V., & Ekkard, D. (2001). Gas turbine heat transfer and cooling technology. Taylor & Francis.
• 8. Kopeliew, S.Z. (1983). Ochłażdajemyje łopatki gazowych turbin. Nauka, Moskwa 1983.
• 9. Kopeliew, S.Z. (1984). Projektirowanie protocznoj czasti turbin awiacionnych dwigatelej. Maszinostrojenie.
• 10. Kopeliew, S.Z., & Tichonow, N.D. (1974). Rasczet turbin awiacionnych dwigatielej. Maszinostrojenie.
• 11. Kułagin, W.W. i in. (2005). Teoria, rasczet i proektirowanie awiacionnych dwigatelej i energeticzeskich ustanowok. Maszinostroenie.
• 12. Lakshminarayana, B. (1996). Fluid dynamics and heat transfer of turbomachinery. Wiley & Sons Inc.
• 13. Łokaj, W.I. i in. (1985). Tiepłopieredacza w ochłażdajemych detaliach gazoturbinnych dwigatelej letatelnych apparatow. Maszinostrojenie.
• 14. Łokaj, W.I., Maksutowa, M.K., & Strunkin, W.A. (1979). Gazowyje turbiny letatelnych apparatow. Maszinostrojenie.
• 15. Łokaj, W.I., & Salnikow, G.M. (1979). Termogazodinamiczeskij rasczet wysokotemperaturnych ochłażdajemych turbin awiacionnych. G.T.D. KA.
• 16. Madejski, J. (1988). Wymiana ciepła w turbinach cieplnych. Ossolineum.
• 17. Mamajew, B.I., Musatkin, N.F., Aronow, B.M. (1984). Gazodynamiczeskoje projektirowanie osiewych turbin awiacionnych. G.T.D. Ku.A.I.
• 18. Nieczajew, Ju.N., & Fiedorow, R.M. (1977). Teoria awiacionnych gazoturbinnych dwigatielej. Cz. I. Maszinostroje.
• 19. Nowak, G. (2011). Optymalizacja kanałów wewnętrznego chłodzenia łopatek turbiny gazowej. Wydawnistwo Politechniki Śląskiej.
• 20. Okita, Y., Nita, K., & Kubo, S. (2017). Aerodynamic performance of novel lightweight turbine blade. Transactions of the ASME. Journal of Turbomachinery, 139(7), 071005-1-071005-7. https://doi.org/10.1115/1.4035604.
• 21. Pawlenko, G.W., Wołow, A.G. (2007). Gazodinamiczeskij rasczet osiewoj gazowoj turbiny. Charkowskij Awiacionnyj Institut.
• 22. Sieniawski, J. (1995). Kryteria i sposoby oceny materiałów na elementy lotniczych silników turbinowych. Oficyna Wydawnicza Politechniki Rzeszowskiej.
• 23. Szczeciński, S. i in. (1984). Lotnicze silniki turbinowe. Konstrukcja i Eksploatacja. Wydawnictwa Komunikacji i Łączności.
• 24. Young, J.B., & Wilcock, R.C. (2002a). Modeling the air-cooled gas turbine: part 2-coolant flows and losses. Transactions of the ASME. Journal of Turbomachinery, 124(2), 214-222. https://doi.org/10.1115/1.1415038 .
• 25. Young, J.B., & Wilcock, R.C. (2002b). Modeling the air-cooled gas turbine: part 1 general thermodynamics. Transactions of the ASME. Journal of Turbomachinery, 124(2), 207-213. https://doi.org/10.1115/1.1415037.
• 26. Ziricki. G.S. i in. (1971). Gazowyje turbiny dwigatielej letatelnych apparatow. Maszinostroenie.

Uwagi

PL

Opracowanie rekordu ze środków MEiN, umowa nr SONP/SP/546092/2022 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2022-2023).