Modelowanie zachowania się spalin wypływających z kolektorów wylotowych silników turbinowych w śladzie zawirnikowym podczas pionowych manewrów śmigłowca

• Autorzy: Kania M.

Warianty tytułu

EN

Modelling the exhaust gases behavior from turbinę engines in rotor wake vortex in vertical helicopter flight

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Spaliny odpływające z silników turbinowych do otoczenia w czasie lotu śmigłowca powstają w wyniku spalania paliwa lotniczego w silnikowych komorach spalania. Dynamika procesów wewnątrz silnika nadaje strudze poza ustrojem silnika parametry geometryczne ściśle związane z kształtem dyfUzorów wylotowych i przepływem wewnątrz silnika. Tor strugi gazu, która opuściła silnik, ulega gwałtownej zmianie w wyniku interferencji z polem prędkości indukowanej przez wirnik. W artykule przedstawiono model obliczeniowy w oprogramowaniu ANSYS FLUENT. Obliczenia przeprowadzono dla śmigłowca PZL W3A "Sokół". Analizie poddano warianty lotu w zakresie manewrów pionowych z różnymi prędkościami wypływu spalin. Do poprawnego modelowania wirników śmigłowca użyto dodatkowego programu napisanego w języku C w celu nadania odpowiedniego rozkładu prędkości w płaszczyźnie obrotów, jak również wykonano dokładny trójwymiarowy model dyfuzora wylotowego zaprojektowanego dla silnika PZL-10W. Modelując lot, użyto funkcji dynamicznej siatki obliczeniowej, do której przypisano program sterujący ruchem śmigłowca, napisany w języku programowania C. Sposób kształtowania się strumienia spalin w śladzie wytworzonym przez wirnik nośny śmigłowca jest istotny dla zagadnień termodynamiki spalin (głównie promieniowania podczerwonego) poza ustrojem śmigłowcowego silnika turbinowego oraz przy analizie rozprzestrzeniania się spalin w znacznej odległości poniżej śmigłowca (np. śmigłowca ratownictwa medycznego) wykonującego zawis nad wyniesionym lądowiskiem szpitala. Problemem jest bowiem możliwość dostania się spalin do pomieszczeń szpitala przez okna lub otwory wentylacyjne.

EN

Exhaust gases which outflow from turbine engines to the environment during the helicopter flight, are created by burning jet fuel in engine combustion chambers. Dynamics of the processes inside the engine gives to this flow specified geometrical parameters closely related with outlet diffuser shape and flow inside the engine. The path of this gas stream, which leave from engine, is rapidly changing this pathway as a result of interference with induced velocity field from the rotor. This paper presents a computational model from ANSYS FLUENT software. Calculations were carried out for the PZL W3A "Sokół" helicopter. Analyzed vertical flight with different speeds of gas flow. In presented model has been used additional program written in C programming language, which give the corresponding velocity distribution in the plane of rotation as well as made an accurate three-dimensional model of the exhaust diffuser for PZL-10W engine. In model assigned also function which was responsible for helicopter movement in the mesh. Manner of forming a exhaust gas stream in the wake generated by the main helicopter rotor, that is relevant to the issues of thermodynamics gases (mainly infrared radiation) outside the helicopter engine and in analysis of the spread of exhaust gas at a considerable distance below the helicopter (such as medical helicopter) in a hover above the uplift hospital landing field. The main problem is the possibility of getting exhaust gases to hospital rooms through the windows or vents.

Słowa kluczowe

PL

śmigłowiec; silnik turbinowy; spaliny; ANSYS Fluent; MES (metoda elementów skończonych)

EN

helicopter; turbine engine; exhaust gas; ANSYS Fluent; FEM

• Wydawca: Polskie Towarzystwo Mechaniki Teoretycznej i Stosowanej. Oddział Gliwice
• Czasopismo: Modelowanie Inżynierskie
• Rocznik: 2011
• Tom: T. 11, nr 42
• Strony: 201--208
• Opis fizyczny: Bibliogr. 11 poz

Twórcy

autor

Kania M.

• Instytut Lotnictwa w Warszawie,

Bibliografia

• 1. Bramwell A. R. S.: Helicopter dynamics. Oxford: Butterworth-Heinemann, 2001.
• 2. Fijałkowski S.: Analiza emisji podczerwieni przez spaliny odpływające w czasie lotu z silników śmigłowca. Lublin: Politechnika Lubelska, 2008.
• 3. Fijałkowski S.: Opis modelu promieniowania podczerwonego głównych obszarów śmigłowca. Lublin: Politechnika Lubelska, 2007.
• 4. Fluent 12.1.2 Theory guide. New Hampshire: Ansys Inc., 2009.
• 5. Juriew B.N.: Aerodinamiczeskij raszczet wiertoletow. Moskwa: Obarangiz, 1956.
• 6. Mil M.L.: Helicopters: calculation and design. Vol. 1: Areodynamics. Moskwa: Mashinostroyeniye Publishing House, 1966.
• 7. Nogalski P.: Analiza numeryczna zjawiska Coandy przy opływie belki ogonowej śmigłowca. Lublin: Politechnika Lubelska, 2008.
• 8. Padfield, Gareth D.: Helicopter flight dynamics. Oxford: Wiley-Blackwell, 2005.
• 9. Payne P.R.,: Helicopter dynamics and aerodynamics. Moskwa: Oborongiz, 1963.
• 10. Stanisławski J.: Modelowanie śladu wirowego wirnika nośnego śmigłowca. Warszawa: Instytut Lotnictwa, 2004.
• 11. Szucs E.: Modelowanie matematyczne w fizyce i technice. Warszawa: WNT, 1977.