Моделирование системы внешнего охлаждения ГТД корабельного применения

О проекте

Моделирование системы внешнего охлаждения ГТД корабельного применения

ПАО «ОДК-Сатурн» – российская двигателестроительная компания, специализирующаяся на разработке, производстве, маркетинге, продажах и послепродажном обслуживании газотурбинных двигателей (ГТД) для авиации, флота, энергогенерирующих и газоперекачивающих установок, а также морских и приморских промышленных объектов. Входит в состав Объединённой двигателестроительной корпорации (ОДК) Ростех.

В 2013 г. по заказу ПАО «ОДК-Сатурн» специалисты компании «МЦД» выполнили моделирование системы внешнего охлаждения ГТД для двигателя ГТД Е70/8РД корабельного применения.

Двигатель ГТД Е70/8РД номинальной мощностью 8 МВт снабжен теплозвукоизоляционным кожухом с принудительным охлаждением воздухом. Целью работы было определение возможности охлаждения ГТД принудительным потоком охлаждающего воздуха внутри теплозвукоизоляционного кожуха и подтверждение температурного режима на наружной стенке теплозвукоизоляционного кожуха при принудительном охлаждении.

Моделирование процессов производилось с помощью пакета программных продуктов, реализующих метод конечных объемов в вычислительной механике жидкости и газа Ansys/CFX.

Течение газа во внутреннем пространстве ГТД моделировалось несколькими независимыми потоками газа, физические свойства газа и параметры течения которых соответствовали реальным течениям в различных функциональных зонах ГТД (зонах воздухозабора, компрессора, камеры сгорания, турбин высокого давления, силовой турбины, газоотвода).

Для решения задачи моделирования внешнего охлаждения ГТД были выделены следующие цели:

  • Показать независимость параметров теплоотдачи потока газа во внутреннем пространстве ГТД от параметров теплоотдачи на внешней стенке ГТД на модельной конечнообъемной геометрии ГТД;
  • Определить эффективные параметры теплоотдачи потока газа во внутреннем пространстве ГТД на конечнообъемной модели ГТД, соответствующей реальной конструкции ГТД Е70/8РД;
  • Смоделировать процесс принудительного охлаждения потоком воздуха во внутреннем пространстве теплозвукоизолирующего кожуха с использованием эффективных параметров теплоотдачи, полученных при моделировании потока газа во внутреннем объеме ГТД.

Как было показано на первом этапе моделирования, эффективные параметры теплоотдачи (такие как тепловой поток, коэффициент теплоотдачи и характерная температура в ядре газового потока) слабо зависят от условий охлаждения. В связи с этим, было предложено разделить задачу расчета теплообмена в теплозвукоизолирующем кожухе на две независимые задачи: задачу определения эффективных параметров теплоотдачи ГТД и задачу анализа течения внутри теплоизолирующего кожуха ГТД для проверки выполнения условий работоспособности конструкции системы охлаждения.

Результаты

Задача моделирования была решена на конечнообъемной модели, построенной на основе предоставленной конструкторской документации, в частности, трехмерной САПР-модели изделия.

Работа была разделена на две независимые задачи: задачу определения эффективных параметров теплоотдачи ГТД и задачу моделирования собственно процесса охлаждения.

Специалисты «МЦД» выполнили построение и проверку работоспособности математических моделей процессов теплообмена во внутреннем пространстве ГТД и во внутреннем объеме теплозвукоизолирующего кожуха, включающие в себя корпус ГТД и сам кожух.

Полученные результаты позволили сделать вывод о выполнении критериев применимости системы внешнего охлаждения ГТД, а, следовательно, о возможности применения этой системы.

Рис. 1. Граничные условия на внешней поверхности стенки ГТД.
Рис. 1. Граничные условия на внешней поверхности стенки ГТД.
Рис. 2. Линии тока потока охлаждающего воздуха внутри кожуха в горизонтальной плоскости, проходящей через ось ГТД
Рис. 2. Линии тока потока охлаждающего воздуха внутри кожуха в горизонтальной плоскости, проходящей через ось ГТД

Есть подобная задача? Звони!

Позвоните нам

+7 (495) 644-06-08

Напишите нам

info@digitaltwin.ru

Часы работы

Пн-Пт 9:00 – 18:00

Другие проекты по теме

Отправить сообщение

    Свяжитесь с нами

    Позвоните нам

    +7 (495) 644-06-08

    Напишите нам

    info@digitaltwin.ru

    Часы работы

    Пн-Пт 9:00 – 18:00