Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Review of loss models for high pressure turbines

Back da Trindade D., Bugała P., Simone D.

Journal of KONES

|

2018

|

Vol. 25, No. 2

38--44

EN

This article presents a literature review about the physical analysis of the loss models, which are used in offdesign procedure for high-pressure turbines. A high-pressure turbine is designed to have maximum performance at design point. However, engines are operating in different conditions, and the comprehension of off-design conditions is very important. The loss mechanisms are very complex and predictions considering empirical methods are a good approach to have preliminary results. Based on these results, different researches have proposed theories about the loss mechanisms, and over the time, these models have been modified to describe better the phenomena involved between blades and flow. Once the physical mechanisms behind the loss models are known, it is possible to compare them and understand the reason why the results given for some methods present a higher agreement to experimental or numerical data. In this framework, 2D numerical simulations of the flow around the blades of an axial high pressure turbine with different off design conditions have been realized, by using ANSYS FLUENT® code, to show the losses described by some of these models. Using these simulations a loss model has been selected and implemented in Matlab® to compare its results with the experimental data found in literature.

2

Deviation angle models in off-design high-pressure turbines

Bugała P.

Journal of KONES

|

2018

|

Vol. 25, No. 2

69--74

EN

In the article, a set of deviation angle models, which are used to predict the off-design performance high-pressure turbines, has been presented, basing on a literature study. The deviation angle is a deviation between the actual flow angle and the blade inclination angle. It is an essential parameter in turbine performance evaluation. This angle shall be obtained accurately in 1-D design and evaluation, so as to ensure the validity of blade profiling and calculation results. If deviation angle is ignored, the turbine will produce a lower change of tangential velocity, and consequently a lower torque, output work and enthalpy drop than intended by the designer. For this reason, the deviation angle model needs to be established. There exist a number of different deviation models, resulting in varying degrees of flow deviation when applied. In the article, correlations for gas outlet angle, dependent on the Mach number at outlet and determined by the blade loading towards the trailing edge has been presented. The main difficulty in establishing the deviation model is a continuity in defining the angle for all speed ranges (both subcritical and supercritical). Each of the models presented in the article deals with this problem in a different way. A few deviation models, briefly discussed in the article, are based on experimental data and one is based on analytical approach.

3

Intensywne odkształcenie plastyczne metali nieżelaznych

Tański T., Snopiński P.

LAB Laboratoria, Aparatura, Badania

|

2017

|

R. 22, nr 4

30--34

4

Review of design of high-pressure turbine

Bugała P.

Journal of KONES

|

2017

|

Vol. 24, No. 1

67--76

EN

The engine manufacturers adopt new measures in order to further improve the characteristics of a turbine engine. They pose new challenges to reduce a fuel consumption and an emission of pollution to the environment (including noise), but also keeping the highest level of reliability. Based on those considerations, current research in propulsion is conducted. Modern turbines are characterised by high inlet temperature. This has implications for engine efficiency, which is expressed with a change of mass, cross-section and fuel consumption. In this article, main trends in the development of turbine engines are presented. This analysis was carried out on the basis of Rolls-Royce engine data. The article presents literature review concerning the analytical methods of high-pressure turbines preliminary design. The aerodynamic design process is highly iterative, multidisciplinary and complex. Due to this, modern gas turbines need sophisticated tools in terms of aerodynamics, mechanical properties and materials. The article depicts simplified model of real turbine engine. As showed in the article, this model gives only a 10% error level in engine thrust value. The calculations may be used for preliminary engine analyses.

5

Numeryczna analiza technologii obróbek HPT i SP z wykorzystaniem pakietu ANSYS LS-Dyna

Byczkowska P., Stegliński M., Sawicki J.

Inżynieria Materiałowa

|

2015

|

Vol. 36, nr 6

433--438

PL

Opracowanie metodyki budowy i rozwiązywania modeli procesów wykorzystujących intensywną akumulację odkształceń SPD (severe plastic deformation) jest kluczowym zagadnieniem pozwalającym panować nad procesami technologicznymi. Wykorzystując symulacje komputerowe, można zgłębić wiedzę dotyczącą zjawisk fizycznych zachodzących podczas obróbki wyrobu oraz ich wpływu na właściwości mechaniczne obrabianego materiału. Analiza tych zjawisk umożliwia dobranie optymalnych parametrów procesu oraz sprawdzenie założeń i eliminację błędów już na etapie symulacji komputerowej, co pozwala na znaczne skrócenie czasu wdrożenia oraz obniżenia jego kosztów. Prezentowana praca dotyczy analizy numerycznej superpozycji naprężeń będących wynikiem procesu HPT (high-pressure torsion) i SP (shot peening). Do przeprowadzenia modelowania komputerowego szybkozmiennych i dynamicznych zjawisk wykorzystano oprogramowanie ANSYS LS-Dyna. W pracy przeanalizowano wpływ hybrydowej obróbki procesu HPT oraz SP na właściwości technologicznej warstwy wierzchniej lekkich stopów aluminium. Przeprowadzenie symulacji komputerowej pozwoliło na analizę superpozycji odkształceń, naprężeń oraz głębokość ich zasięgu w zależności od parametrów procesów.

EN

Development of the construction methodology and solving models which uses severe plastic deformation (SPD) is a key issue that allows to control technological processes. Using computer simulations, it is possible to expand knowledge about physical phenomena that occur during processing, and their effect on the mechanical properties of the treated material. Analysis of these phenomena enables selection of optimum process parameters, test assumptions and eliminating errors at computer simulation stage, which allows to significantly reduce implementation time and lower its cost. This work concerns the numerical analysis of superposition of stresses resulting from the high-pressure torsion (HPT) process and shot peening (SP) process. To carry out computer modelling of fast and dynamic phenomena ANSYS LS-Dyna software were used. The study analyzed the impact of hybrid machining process of HPT and SP on the technological properties of lightweight aluminium alloys surface layer. Carrying out computer simulation allowed the analysis of superposition distribution of deformation, stress and depth of coverage depending on process parameters.

6

Microstructure of the NiAlV alloys subjected to the HPT deformation

Czeppe T., Korznikova G., Korznikov A. W., Lityńska-Dobrzyńska L., Świątek Z.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2013

|

Vol. 58, iss. 2

447--452

EN

Some attention in physical metallurgy is devoted to the mechanisms of decomposition of the disordered phases via eutectoid transformation accompanied by the atomic ordering. In case of the non-pearlitic modes of transformation this concerns intermetallic phases of the general description A3B-A3C. The application of intensive deformation like HPT may introduce opposite mechanisms introducing some degree of the metastable disordered phase structure at room temperature. The paper presents results of the phase composition and microstructure studies of the alloys of composition Ni75AlxVy (where x =15, 10, 5 and y =10, 15, 20), which undergo the solid-state eutectoid decomposition at temperature 1281 K, in the equilibrium conditions. The alloys achieved by the cold crucible levitation method were later intensively deformed with the method of high pressure torsion (HPT). The alloys after HPT revealed homogenous, metastable L12 (Ni3Al) structure in place of the eutectoid product L12-D022. The average size of the Sherrer’s coherent diffraction volumes did not exceed 9 nm, suggesting nano-structure of the material. Transmission electron microscopy (TEM) and high resolution electron microscopy (HRTEM) revealed that the micro- and nano- deformation twins were the main feature of the microstructure, dividing volume into cells of the sizes similar to the coherent volumes. The HPT deformation did not influence atomic order. The results are compared with those achieved for the injection cast samples.

PL

W publikacjach z zakresu fizycznej metalurgii przejawia się zainteresowanie mechanizmami rozpadu, nie perlitycznego typu, faz nieuporządkowanych, zachodzącymi z udziałem uporządkowania atomowego. Dotyczy to faz rodzaju A3B-A3C. Zastosowanie intensywnego odkształcenia metodą skręcania pod wysokim ciśnieniem (HPT) może przeciwdziałać rozpadowi wprowadzając fazy metastabilne, o pewnym stopniu nieuporzadkowania atomowego, w temperaturze pokojowej. Artykuł przedstawia wyniki badań składu fazowego i mikrostruktury stopów o składzie Ni75AlxVy (gdzie x =15, 10, 5 i y =10, 15, 20), podlegających, w warunkach równowagi, rozpadowi eutektoidalnemu w temperaturze 1281 K. Stopy otrzymano metodą lewitacji w zimnym tyglu (CCLM) a następnie poddano przeróbce metodą intensywnego odkształcenia skręcaniem pod wysokim ciśnieniem. Po takim procesie stopy wykazywały jednorodną strukturę L12 (Ni3Al), zamiast produktów rozpadu eutektoidalnego w postaci struktur L12-D022. Średni rozmiar koherentnych obszarów rozpraszania Sherrera nie przekraczał 9 nm, wskazując na materiał o charakterze nano-strukturalnym. Zastosowanie transmisyjnej mikroskopii elektronowej (TEM) i wysokorozdzielczej transmisyjnej mikroskopii elektronowej (HRTEM) pokazało, że bliźniaki odkształcenia o rozmiarach mikro i nano były głównymi elementami mikrostruktury, dzieląc całą objętość na komórki o rozmiarach podobnych do rozmiarów obszarów koherentnego rozpraszania. Metoda HPT nie wpłynęła natomiast na uporzadkowanie atomowe. Wyniki porównano z uzyskanymi dla próbek otrzymanych metodą szybkiego chłodzenia przez wtryskiwanie do wlewnicy.

7

Crystallographic textures of single and polycrystalline pure Mg and Cu subjected to HPT deformation

Bonarski B. J., Mikułowski B., Schafler E., Holzleithner Ch., Zehetbauer M. J.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2008

|

Vol. 53, iss. 1

117-123

EN

The main feature of processing metals by Severe Plastic Deformation (SPD) is the achievement of an ultra fine or even nanometre sized grain structure. Among the common SPD methods, High Pressure Torsion (HPT) is suited best because of the high amount of hydrostatic pressure (HP), which also allows reaching of very high deformations. The intention of this work was to systematically investigate the effect of HPT deformation on the evolution of texture at different HPs. Such an effect may arise from the marked presence of edge dislocations affecting the slip geometry but at the same time being sensitive to the hydrostatic pressure. Ma gnesium has been chosen since only a few investigations of texture evolution in SPD metals are available for hexagonal lattice. As Mg based metals are quite soft, RT deformation by HPT is difficult. Thus, a special HPT tool has been designed which prevents from uncontrolled material flow and provides conditions of real hydrostatic pressure. Single- and polycrystalline samples of Mg and Cu have been deformed to shear strains y = 0.4...150 at HPs between I to 8 GPa. Crystallographic textures which developed during HPT of Mg single- and polycrystals, and Cu polycrystals are presented. Concomitantly the flow stress during HPT could be measured. The results are discussed in terms of their dependence on strain and hydrostatic pressure. Increasing the latter both the variations of textures and flow stress are shifted to lower shear strains. In HPT deformation of Mg there are also some indications for the occurrence of dynamic and/or static recrystallisation which does not come true for the case of Cu

PL

Główną zaletą odkształcania metali metodami ze zmienną drogą deformacji, tzw. SPD (ang. Severe Plastic Deformation) jest możliwogO osiogniecia struktury o bardzo malym rozmiarze ziarna, nawet rzędu nanometrów. Pomiędzy kilkoma metodami SPD, za najbardziej efektywną uważana jest metoda skręcania pod wysokim ciśnieniem hydrostatycznym — HPT (ang. High-Pressure Torsion), która pozwala na odkształcanie metalu do najwyższych możliwych obecnie wielkości. Celem niniejszej pracy jest zbadanie zmian struktury oraz tekstury krystalograficznej w mono i polikrystalicznym magnezie oraz polikrystalicznej miedzi odkształcanych metodą skręcania pod wysokim ciśnieniem hydrostatycznym (HPT) w temperaturze pokojowej, przy różnych wartościach ciśnienia hydrostatycznego zastosowanego podczas procesu odkształcenia. Wpływ zmiany ciśnienia odkształcania na teksturę spodziewany jest ze względu na obecność dyslokacji krawędziowych w dużej gęstości, które oddziaływują na geometrię poślizgu, będąc jednocześnie czułe na wielkość ciśnienia hydrostatycznego. Badania prowadzone byly na magnezie technicznej czysto gci, poniewai niewiele jest wynik6w tego typu do gwiadczen dla metali o strukturze heksagonalnej. Poniewai magnez jest rclatywnie miekkirn metalem, odksztalcanie go w temperaturze pokojowej do wysokich wartogci odksztalcenia rzeczywistego nie zawsze jest moZliwe w temperaturze pokojowej, specjalne narzedzie ograniczajqce niekontrolowany wyplyw materialu zostalo zaprojektowane oraz z powodzeniem zastosowane. Monokrysztaly Mg oraz polikrystaliczny Mg i Cu odksztalcono do wartogci odksztalcenia rzeczywistego od 0.4 do 150 przy zastosowaniu ci gnich hydrostatycznych o wielkogci od 1 do 8 GPa w temperaturze pokojowej. Opisano tekstury krystalograficzne, ktOre wyksztalcily sic w tak odksztalconych metalach oraz omOwiono ich zaleZno gci w funkcji zastosowanego ci gnienia oraz wielkogci nadanego odksztalcenia. Komponenty tekstury charakterystyczne dla odksztalcenia metodq HPT obserwowane sq wczegniej w funkcji odksztalcenia przy zastosowaniu wyZszego ci g nienia hydrostatycznego. W przypadku magnezu zaobserwowano wystcpowanie skladowych pochodzqcych od rekrystalizacji statycznej/dynamicznej, czego nie stwierdzono w przypadku miedzi.