Цели и задачи проекта

Определение расходных характеристик охлаждаемых лопаток газотурбинных двигателей и установок при их холодных продувках с целью валидации расчётных моделей

Процесс исследования

Для возможности тестирования охлаждаемых лопаток в лаборатории экспериментальной гидродинамики был разработан стенд, состоящий их нескольких частей. Подготовка воздуха осуществляется высокопроизводительным компрессором, оснащенным осушителем, после которого он попадает в ресиверы объемом 1.9 м3 и далее проходит через редуктор для понижения давления и регулировки расхода, изменяющегося в экспериментах от 1 до 27 г/с. Избыточное давление перед редуктором поддерживалось в пределах 6.5–7.5 бар, тем самым минимизируя колебания расхода после редуктора. Измерение массового расхода воздуха осуществляется ротаметром (поплавковым расходомером) и дублируется измерениями датчика дифференциального давления, фиксирующего падение давления на прямой части подводящей трубы длиной 1 м. На входе в каналы лопатки измеряется температура воздуха и статическое давление. Цифровой батарейный манометр, состоящий из 15 дифференциальных датчиков давления, позволяет проводить измерение статического давления в 14 дренажных точках исследуемых моделей лопаток.

Результаты проекта

В результате выполнения проекта Заказчику предоставлены расходные характеристики пластиковых моделей сопловых и рабочих лопаток турбины высокого и низкого давлений в виде графиков и таблиц, которые с приемлемой погрешностью совпали с результатами численного моделирования течения во внутренних каналах лопаток. Данные результаты позволили валидировать разработанные Заказчиком гидравлические модели по результатам холодных продувок лопаток, и использовать эти модели для расчётов расходных характеристик лопаток в рабочих условиях. Использование валидированных численных моделей обеспечивает достоверный расчёт характеристик лопаток и возможность дальнейшей оптимизации их конструкции с целью наиболее эффективного подвода воздуха на охлаждение поверхности, минимизации его расхода и повышения общего КПД газотурбинного двигателя.