2 / 10
ISSN 0236-3941. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. «Машиностроение». 2016. № 3
91
следования выбран высоконагруженный 10-ступенчатый осевой ком-
прессор с входным направляющим аппаратом, который характеризуется
коэффициентами нагрузки 0,35 (по среднему сечению) и 0,6 (по корне-
вому, для первых ступеней).
Задача настоящего исследования — обеспечение прочностных ха-
рактеристик вновь спроектированного лопаточного аппарата в целях
технологической проработки моделей. Работа состояла из нескольких
этапов: верификации расчетной модели, расчетного исследования, ана-
лиза результатов.
Постановка задачи.
Необходимо выполнить
исследование проч-
ностных характеристик исходного и перепрофилированного лопаточ-
ных аппаратов осевого компрессора установки ГТК-10-4, а также срав-
нить некоторые параметры с данными производителя. Модели лопаток
построены на основе чертежей завода-изготовителя. Для исследования
количественных и качественных характеристик полей вибрационных
напряжений в рабочих колесах турбомашин разработаны расчетные
модели лопаточного аппарата на базе трехмерного подхода в сочета-
нии с МКЭ. Применение трехмерной расчетной модели представляет
значительный интерес при анализе поведения конструкции двигателя в
условиях, максимально приближенных к эксплуатационным. Однако
при этом необходимо следить за точностью аппроксимации в моделях
различного уровня. Поскольку трехмерные модели требуют значи-
тельных ресурсов ЭВМ, качество расчетной сетки часто бывает не
очень высоким. Поэтому необходимо установить оптимальный размер
ячеек сетки, который обеспечит минимальное время решения задачи и
максимальную точность результата.
Верификация.
На первом этапе работы проведена верификация
расчетной модели на основании сравнения расчетных данных с ин-
формацией завода-изготовителя. Рассмотрены шесть форм собствен-
ных колебаний лопатки. Полученные результаты приведены в табл. 1.
Таблица 1
Сравнение экспериментальных и расчетных данных
Номер
ступени
Число
рабочих
лопаток
Частота основ-
ного тона, Гц
(требования)
Частота собствен-
ных колебаний ло-
паток, Гц (расчет)
Погрешность, %
1
29
250…258
266,2
3,08
2
33
240…255
255,66
0,1
3
35
–
230,86
–
4
45
325…340
318,57
2,02
5
35
445…475
414,28
6,90
6
43
–
488,13
–
7
43
555…600
517,02
6,84
8
56
535…585
489,04
7,59
9
56
555…610
622,22
1,96
10
56
645…695
605,51
6,12