Projektování a vývoj turbín leteckých motorů

Garant předmětu:

Přednášející:

Cvičící:

Předmět zajišťuje:

ústav letadlové techniky

Anotace:

Aerodynamická, termodynamické a teplo-fyzikální procesy, kriteria fyzikální podobnosti. Kombinované iterační teoretické a experimentální postupy řešení vývojových etap. Matematické počítačové metody. Experimentální návrhové podklady z výzkumu lopatkových mříží a z měření na modelech a pokusných strojích. Efektivnost kombinovaných způsobů chlazení statorových a rotorových lopatek. Konstrukční žáropevné materiály a speciální technologie.

Požadavky:

Osnova přednášek:

1. Specifikace aerodynamických, termodynamických a teplofyzikálních procesů v protékajících spalinách. Matematické modely, kriteria fyzikální podobnosti.

2. Definice a geometrické parametry turbínového stupně. Proudová kinematická a teplotní pole, kontrolní roviny, základní návrhové parametry, limity obvodové rychlosti.

3. Definice účinností a ztrát celkového tlaku v mezní vrstvě na obtékaném povrchu a v úplavu lopatek, ztráty sekundárním prouděním, periodickou nestacionárností turbulentního proudění, ztráty v radiálních mezerách lopatek a skříní a v labyrintových ucpávkách.

4. Termodynamické ztráty a ztráty celkového tlaku v chladících dutinách lopatek, ztráty vytékáním a směšováním chladícího vzduchu se spalinami.

5. Způsoby a efektivnost vzduchového chlazení rozváděcích a rotorových lopatek. Kombinace konvektivního chlazení s lokálním ofukováním, štěrbinovým cloněním a transpirací. Určení lokálních hodnot součinitelů přestupu tepla na vnějším povrchu a v dutinách lopatek.

6. Žáropevné konstrukční materiály, speciální výrobní technologie, ochranné žáruvzdorné povlaky.

7. Geometrie průtočného traktu. Počet turbínových stupňů, osové a radiální dimenze rozváděcích a rotorových věnců , počty lopatek, optimální rozměry osových mezilopatkových mezer. Omezení Machova čísla rychlosti proudu za rotorem turbíny.

8. Výpočet parametrů proudových polí na středním průměru. Univerzální způsob určení radiální rovnováhy proudění v kontrolních rovinách. Typy a parametry lopatkování osových turbín.

9. Výpočet parametrů proudových polí na vnějším a vnitřním obrysu průtočného traktu. Konstantní statický tlak na vnitřním průměru.

10. Analýza stlačitelného nevazkého proudění v mezilopatkových kanálech. Matematické postupy řešení metodou konečných prvků.

11. Výpočty proudových polí v meridiální rovině průtočného traktu metodou konečných prvků s automatickou diskretizací oblasti výpočtu.

12. Metody profilování rozváděcích a rotorových lopatek. Určení geometrických parametrů lopatkových profilů, dimenzování konfuzorních mezilopatkových kanálů.

13. Výpočty namáhání lopatek v tahu, ohybu a kroucení odstředivými silami a rozložením tlaku a teplot na povrchu lopatek a rotorových disků. Kmitání lopatek a disků, dynamická napětí, budící síly, tenzometrie.

14. Únavová životnost, předpisová bezpečnostní kriteria a normy. Výpočty a experimentální ověřování průtokových výkonových charakteristik a účinností leteckých turbín.

Osnova cvičení:

Cíle studia:

Studijní materiály:

1. Kamenický J.: Konstrukce leteckých turbínových motorů, VAAZ Brno, U781/2, 1989

2. Mattingly J. D.: Aircraft Engine Design, University of Washington, 2002

3. Kopelev S. Z.: Osnovy proektirovanija turbiuaviadvigatělej, Mokva, Mašinostroenie 1988

4. Tematické rešerše z publikací (od roku 1985):

4.1. Journal of Propulsion and Power

4.2. AIAA Journal

4.3. Journal of Thermophisics and Heat Transfer

Poznámka:

Další informace:

Pro tento předmět se rozvrh nepřipravuje

Předmět je součástí následujících studijních plánů: