Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Numerical analysis of thermo-mechanical loads of the K-15 engine-turbine blade

Panas A. J., Deneko W.

Journal of KONES

|

2008

|

Vol. 15, No. 4

447-454

EN

Thermo-mechanical loads of the aircraft engine turbine blade are concerned. The analysis has been performed applying numerical methods within the frame of a wider program of the turbine power plant icing effects investigation. For the described case studies a Polish K-15 turbine engine has been selected. The turbine blade 3-D model has been developed using COMSOL/M FEM software. Temperature dependent thermophysical properties have been applied. Boundary conditions for thermal problems have been adopted from analytical modelling and from experimental investigations. Several cases of thermal loads have been analysed. Amongst them have been cases of steady-state nominal operating range conditions and transient conditions of the engine acceleration. The total loads have been obtained regarding both thermal and mechanical part. Mechanical loads were due to the turbine rotation. In the course of numerical investigations there have been also performed calculations of natural frequencies of vibration for the blade free of loads, the blade subjected to thermal load and the blade subjected to both thermal and mechanical loads. The asymptotic value of 1120 Hz, obtained for the first mode of a cold blade vibration, is in good agreement with experimental data. The axial displacement of the hot rotating blade tip has been estimated to be equal to 1.83 mm. The modelling proved a crucial role of thermal processes that are responsible for more than 80% of axial blade displacement and for more than 15% decrease in the natural vibration frequency value.

PL

Praca dotyczy zagadnienia wyznaczania obciążeń cieplno-mechanicznych łopatki lotniczego silnika turbinowego. Analizę przeprowadzono w kontekście obecnie realizowanego szerszego programu badań oblodzenia lotniczych turbinowych zespołów napędowych. Rozważając problemy cząstkowe - dotyczące poszczególnych elementów konstrukcyjnych - wybrano do analizy łopatkę turbiny przyjmując za reprezentatywny obiekt modelowania silnik K-15. W analizie zastosowano łączone - hybrydowe podejście analityczno-numeryczne. Do określenia warunków granicznych wykorzystano zarówno wyniki obliczeń własnych jak i badań eksperymentalnych. Model numeryczny i obliczenia zasadnicze wykonano przy użyciu pakietu modelowania numerycznego metodą elementów skończonych Cosmos/M rozważając zagadnienie trójwymiarowe. W analizie uwzględniono zależność poszczególnych parametrów materiału konstrukcyjnego łopatki od temperatury. Obliczenia termiczne wykonano dla stanu ustalonego odpowiadającego nominalnym warunkom pracy silnika i dla przypadku nieustalonego - rozruchu silnika. Wyznaczone pola temperatury wykorzystano do określenia składowej termicznej obciążeń mechanicznych. Przy określaniu obciążeń sumarycznych uwzględniono efekty związane z wirowaniem turbiny. Wypadkowe przemieszczenia promieniowe wierzchołka pióra łopatki określono na 1,83 mm. Wykonano również obliczenia częstości i postaci drgań własnych łopatki zimnej i gorącej uzyskując asymptotycznie wartość częstotliwości 1120 Hz dla drgań pierwszej postaci. W efekcie uzyskano niezbędne dane do przeprowadzenia analizy obciążeń łopatki w sytuacjach awaryjnych, uwzględniających również przypadki warunków oblodzeniowych.

2

Numerical verification of icing hypotheses of the inlet of aircraft turbine engine TW2-117A

Panas A. J., Fafiński T., Frant M., Chachurski R.

Journal of KONES

|

2007

|

Vol. 14, No. 3

503-510

EN

Numerical analysis of the inlet flow of aircraft turbine powerplant has been performed. The analysis has been focused on thermal conditions in view of the expected inlet icing phenomena. A commercial CFD Fluent package has been utilized in developing the model and solving the stated problem. The modelled system was a TW2-117A engine inlet of Mi-8P helicopter. Calculations of 2-D axisymmetric compressible viscous flow have been conducted. The modelled medium has been assumed of the air thermophysical properties. At the present stage effects the moist content and two-phase flow have been neglected. The calculations complemented results of previous theoretical analyses and experimental measurements with images of the temperature and the flow velocity distribution. The maximum temperature drop has been estimated to be at last -4 K close to the external inlet wall and about -5 K close to the central body. The boundary layer parameters have been identified applying several standard models of turbulence. The qualitative image of icing flow conditions has been verified and confirmed.

PL

Praca dotyczy analizy numerycznej termicznych warunków przepływu powietrza we wlocie lotniczego silnika turbinowego. Do analizy wykorzystano pakiet numerycznych obliczeń przepływowych FLUENT. Modelowano ściśliwy przepływ powietrza we wlocie silnika TW2-117A śmigłowca Mi-8P. Obliczenia wykonano w wariancie dwuwymiarowym osiowosymetrycznym dla założonych charakterystycznych warunków brzegowych przepływu. Kontekst analizy stanowiły zjawiska oblodzeniowe uwzględnione głównie w warunkach termicznych i w opisie właściwości modelowanego medium - powietrza. Ze względu na skupienie uwagi na zagadnieniach zmian temperatury uwarunkowanych kinetyką przepływu pominięto w obecnym etapie pracy zjawiska związane z efektami przepływu dwufazowego, uwzględniono natomiast lepkość powietrza. Wyniki obliczeń, w tym rezultaty otrzymane dla różnych modeli turbulencji, porównano z rezultatami wcześniej przeprowadzonej analizy teoretycznej i wynikami pomiarów zmian temperatury w trakcie prób silnika na hamowni. Uzyskano potwierdzenie hipotez oblodzeniowych oraz potwierdzono poprawność zastosowanych procedur badań doświadczalnych. Analiza wyników obliczeń numerycznych pozwoliła na odtworzenie obrazu przestrzennego pól parametrów przepływu. Maksymalny spadek temperatury w pobliżu ścianek zewnętrznych kanału określono jako nie mniejszy od -4 K, a w pobliżu ciała centralnego -5 K. Porównując wyniki obliczeń z wykorzystaniem kilku modeli turbulencji zidentyfikowano również parametry warstwy przyścienne.

3

On the application of the artificial neural network method to a neural simulator of steam turbine power plant

Ślęzak-Żołna J.

Polish Maritime Research

|

2006

|

nr 1

16-20

EN

In the paper a neural simulator of steam power unit is presented as an example of application of artificial neural networks (ANN) for modeling complex technical objects. A set of one-directional back-propagation networks was applied to simulate distribution of main steam flow parameters in the cycle's crucial points for a broad range of loading. A very good accuracy and short computation time was obtained. The advantages make the simulator useful for on-line diagnostic applications where short response time is very important. The most important features of the simulator, main phases of its elaboration and a certain amount of experience gained from solving the task was presented to make the practical application of the method in question more familiar.