This paper is done to research gas-dynemic condition of jet pipe. For this purpose engine Trent 1000 was chosen as prototipe. After calculation we get such parameters as velocitys, streamlines, Mach number and others. Resultsanalisyshasshownthatconstructionshould be changet in order to reach needed parameters

Leyko, M.S.

Popov, G.M.

Zaruckaya, A.S.

Заруцкая, А.С.

Лейко, М.С.

Попов, Г.М.

Russian

Samara University

298 УДК 621.452 ГАЗОДИНАМИЧЕСКОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ ДОЗВУКОВОГО СОПЛА ДВУХКОНТУРНОГО ДВИГАТЕЛЯ  ©2018  М.С. Лейко, А.С. Заруцкая, Г.М. Попов Самарский национальный исследовательский университет имени академика С.П. Королёва  GAS DYNAMIC DESIGN OF SUBSONIC NOZZLE IN TURBOFAN ENGINE Leyko M.S., Zaruckaya A.S., Popov G.M. (Samara National Research University,  Samara, Russian Federation)  This paper is done to research gas-dynemic condition of jet pipe. For this purpose engine Trent 1000 was chosen as prototipe. After calculation we get such parameters as velocitys, streamlines, Mach number and others. Resultsanalisyshasshownthatconstructionshould be changet in order to reach needed parameters.  Исходными данными для создания геометрической модели расчётной области являются меридиональные обводы канала, получаемые из чертежа двигателя-прототипа -Trent 1000. При моделировании сопла кроме само-го канала в состав расчётной области должна входить достаточно протяжённая выходная область (рис. 1). Эта область необходима для моделирования взаимодействия вытекающей струи с атмосферой вокруг для корректного вычисления эпюр изменения параметров на срезе сопла. В качестве граничных условий при CFD расчёте сопла используется сле-дующее сочетание: полное давление p* и температура T*. На выходе, по границе при-соединённой выходной области, задаётся статическое давление, равное атмосферному рн. Сопло авиационного ГТД и расчётная об-ласть для его моделирования представляют собой тело вращения. Однако для сокраще-ния потребных компьютерных ресурсов рас-сматривается только сектор с периодическим граничным условием на боковых границах. Угол сектора выбирается по числу стоек, на-ходящихся в сопле. В нашем случае стоек задней опоры 12, следовательно, угол секто-ра выбирается 360/z = 30°.  Рис. 1. Расчётная область при численном моделиро-вании сопла Процесс построения геометрии расчётной области ведётся путём вращения меридионального контура относительно оси двигателя.  В результате получается трёхмерная модель расчётной области для исследования рабочего процесса сопла (рис. 2).  Рис. 2. Трёхмерная модель расчётной области сопла с разбиением на конечные элементы Далее выполнялось разбиение созданной расчетной области сеткой конечных элементов с призматическим подслоем. В местах образования пограничного слоя на поверхности канала проточной части сопла строится структурная сгущающаяся сетка (рис. 2).  Расчёт течения с помощью созданной численной модели осуществляется в программе Ansys CFX Solver. Результаты расчёта показаны на рис. 3 - 5. На рис. 3 и 4 показаны поля распределения скоростей и линии тока в сопле. 299  Рис. 3. Поля распределения скорости  Рис. 4. Линии тока в сопле  На рисунках видно, что наибольшая скорость истечения газа наблюдается на вы-ходе из сопла внутреннего контура. Однако, в сопле второго контура в месте резкого из-менения геометрии возникает скачок уплот-нения. Скорость резко увеличивается, при-чём из рис. 5 видно, что число Маха в этом месте становится больше 1. Это означает пе-реход на сверхзвук в дозвуковом сопле, что недопустимо.  Рис. 5. Поля распределения числа Маха  Расход воздуха во внутреннем контуре получился на 37% больше, чем необходимый GВ = 70,65 кг/с. Для получения необходимо-го расхода требуется уменьшить площадь выходного сечения сопла. Для этого нужно удлинить кок, а также наружную оболочку сопла (рис. 6).  Рис. 6. Модернизированная конструкция сопла    УДК 62-253.001.63 ТОПОЛОГИЧЕСКАЯ ОПТИМИЗАЦИЯ СИЛОВЫХ КОНСТРУКЦИЙ В ANSYS ©2018  Н.М. Куцев ЗАО «КАДФЕМ Си-Ай-Эс», филиал в ПФО  TOPOLOGY OPTIMIZATION OF A LOAD-BEARING STRUCTURE IN ANSYS Kutsev N.M. (ZAO «CADFEM CIS», branch in Privolzhsky Federal District, Russian Federation) The paper considers the problem of reducing the weight of rotary machine designs using topological optimiza-tion technology. Here we describe the use of this technology in ANSYS and examples of its practical use.  Проектирование высоконагруженных узлов авиационных конструкций является достаточно трудоёмким процессом, требую-щим от инженера высокой квалификации и длительного опыта работы в разработке сложных высокотехнологичных изделий. На помощь инженеру приходят современные перспективные технологии топологической оптимизации, реализованные в виде специа-лизированных модулей, встроенных в CAE-пакеты.   Топологическая оптимизация силовых конструкций  Топологическая оптимизация пред-ставляет собой процесс «отсечения» нерабо-тающего (ненесущего) материала в ограни-ченном пространстве, для того, чтобы опре-делить оптимальную форму нагруженного узла. Затем, полученные внешние обводы обрабатываются в CAD редакторе, для соз-дания реальных конструкций.   

GAS DYNAMIC DESIGN OF SUBSONIC NOZZLE IN TURBOFAN ENGINE

http://repo.ssau.ru/bitstream/Mezhdunarodnaya-nauchnotehnicheskaya-konferenciya-Problemy-i-perspektivy-razvitiya-dvigatelestroeniya/GAZODINAMIChESKOE-PROEKTIROVANIE-DOZVUKOVOGO-SOPLA-DVUHKONTURNOGO-DVIGATELYa-73233/1/ilovepdf_com-298-299.pdf

GAS DYNAMIC DESIGN OF SUBSONIC NOZZLE IN TURBOFAN ENGINE

Abstract

Similar works

Full text

Available Versions

Samara University