УДК 629.7:519.63:536.21
А. М. П а ш а е в, Д. Д. А с к е р о в,
Р. А. С а д ы х о в, А. С. С а м е д о в
МЕТОДЫ РАСЧЕТА ТЕПЛОВОЙ ЗАЩИТЫ
ЛОПАТОК ГАЗОВЫХ ТУРБИН
Приведены новая математическая модель и эффективный числен-
ный метод расчета температурного поля конвективно охлаждае-
мых лопаток газовых турбин. Теоретическое обоснование метода
доказано соответствующими теоремами. Исследованы дискрет-
ные операторы, логарифмический потенциал двойного и простого
слоев, построены сходящиеся квадратурные процессы и оценены
их систематические погрешности в терминах модулей непрерыв-
ности А. Зигмунда. Граничные условия теплообмена определены из
решения соответствующих интегральных уравнений и эмпириче-
ских соотношений.
Повышение КПД силовых установок летательных аппаратов и сни-
жение расхода топлива непосредственно связаны с увеличением па-
раметров рабочего процесса авиационных газотурбинных двигателей
(АГТД) и, в первую очередь, температуры и давления газа в турбинах.
Стремление к освоению предельных стехиометрических температур
рабочего тела в двигателях вполне обосновано, так как удельная тяга
АГТД при прочих равных условиях увеличивается почти пропорцио-
нально росту температуры газа
Т
г
перед турбиной [1–9].
При этом наиболее сложной является задача обеспечения надеж-
ности работы сопловых и рабочих лопаток газовой турбины (ГТ), под-
верженных непосредственному воздействию газового потока и значи-
тельным механическим нагрузкам.
Наряду с разработкой и внедрением современных и перспективных
технологий изготовления лопаток газовых турбин, освоение высоких
температур в АГТД, благодаря усовершенствованию систем охлажде-
ния, является приоритетным направлением исследований по тепловой
защите элементов турбин [2, 7–9]. Однако особенности условий те-
плообмена в элементах ГТД не позволяют решить задачу разработки
рациональной системы охлаждения в строгой постановке [7, 10]. В
телах сложной формы с различными конфигурацией, количеством и
расположением охлаждающих каналов, т.е. в многосвязных областях
с переменными граничными условиями, даже раздельное решение за-
дач гидродинамики и теплообмена является делом далеко не простым.
И это при том, что с повышением
Т
г
требования к точности конеч-
ных результатов возрастают, что, в свою очередь, требует разработки и
применения достаточно эффективных математических моделей и чи-
сленных методов для проведения многократных и многовариантных
расчетов с условиями многокритериальной оптимизации.
102 ISSN 0236-3941. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. “Машиностроение”. 2007. № 3
