Модернизация модуля камеры сгорания в CAE-системе "Астра" на основе ТРДД АИ-25

Аннотация

Проектирование камеры сгорания газотурбинного двигателя осложняется наличием большего числа физико-химических процессов, что приводит к существенному увеличению времени разработки. Камера сгорания влияет на экологичность, эффективность, экономичность и надежность газотурбинного двигателя. В связи с этим совершенствование и автоматизация методик проектирования камеры сгорания газотурбинного двигателя становится актуальной задачей. Предложена методика, позволяющая определить параметры кольцевой камеры сгорания на начальном этапе проектирования, когда еще неизвестен ее конструктивный облик. Методика подходит для проектирования камеры сгорания на основе прототипа, в качестве которого выбран двухконтурный турбореактивный двигатель АИ-25, испытанный на стенде в лаборатории Самарского университета. При проектировании, кроме основных характеристик камеры сгорания, таких как потери полного давления, полнота сгорания и коэффициент неравномерности температурного поля на выходе, использован алгоритм вычисления индексов эмиссии на основе статистических данных. Таким образом, разработанный модуль учитывает влияние параметров двигателя на характеристики камеры сгорания, что позволит более обоснованно подходить к назначению параметров узлов при проектировании новых газотурбинных двигателей или модернизации существующих

Работа выполнена в рамках федерального проекта "Развитие человеческого капитала в интересах регионов, отраслей и сектора исследований и разработок" (проект FSSS-2022-0019)

Просьба ссылаться на эту статью следующим образом:

Алексенцев А.А., Пелевин В.С., Зубрилин И.А. и др. Модернизация модуля камеры сгорания в CAE-системе "Астра" на основе ТРДД АИ-25. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Машиностроение, 2025, № 4 (155), c. 4--22. EDN: LXVXES

Литература

[1] Ланский А.М., Лукачев С.В., Лукачев С.Г. Статистический анализ влияния размерности на параметры камер сгорания ГТД. Труды МАИ, 2010, № 41.URL: https://trudymai.ru/published.php?ID=23770

[2] Кофман В.М. Математическая модель расчета теплового состояния кольцевых камер сгорания ГТД. Вестник УГАТУ, 2013, № 1, с. 10--20. EDN: QISVQF

[3] Аксенов А.Н., Култышев А.Ю., Пульдас Л.А. Сравнительный анализ расчета термодинамических циклов приводных газотурбинных двигателей. Вестник ТюмГУ. Физико-математическое моделирование. Нефть, газ, энергетика, 2022, т. 8, № 2, с. 10--31. DOI: https://doi.org/10.21684/2411-7978-2022-8-2-10-31

[4] Александров Ю.Б., Нгуен Т.Д., Мингазов Б.Г. Проектирование и доводка камер сгорания газотурбинных двигателей на основе расчетов различного уровня сложности. Вестник Самарского университета. Аэрокосмическая техника, технологии и машиностроение, 2021, т. 20, № 3, с. 7--23.DOI: https://doi.org/10.18287/2541-7533-2021-20-3-7-23

[5] Кузьмичев В.С., Крупенич И.Н., Рыбаков В.Н. и др. Формирование виртуальной модели рабочего процесса газотурбинного двигателя в CAE системе "Астра". Труды МАИ, 2013, № 67. URL: https://trudymai.ru/published.php?ID=41518

[6] Александров Ю.Б., Сабирзянов А.Н., Явкин В.Б. Влияние упрощения геометрической модели камеры сгорания газотурбинного двигателя на результаты численного моделирования. Известия высших учебных заведений. Авиационная техника, 2017, № 4, с. 90--96. EDN: YLNXOQ

[7] Харитонов В.Ф., Коновалова А.В. Газодинамическое моделирование камер сгорания ГТД на основе модульного метода. Вестник УГАТУ, 2003, т. 4, № 1, с. 55--63.

[8] Silva R., Lacava P. Preliminary design of a combustion chamber for microturbine based in an automotive turbocharger. 22nd COBEM, 2013, pp. 412--422.

[9] Khandelwal B., Banjo O., Sethi V. Design, evaluation and performance analysis of staged low emission combustors. J. Eng. Gas Turbines Power, 2014, vol. 136, no. 10, art. 101501. DOI: https://doi.org/10.1115/1.4027357

[10] Khandelwal B., Karakurt A., Sethi V., et al. Preliminary design and performance analysis of a low emission aero-derived gas turbine combustor. Aeronaut. J., 2013, vol. 117, no. 1198, pp. 1249--1271. DOI: https://doi.org/10.1017/S0001924000008848

[11] Диденко А.А. Теория и расчет камер сгорания ВРД. Часть II. Оценка экологических показателей камер сгорания ГТД. Самара, СГАУ, 2012.

[12] Ланский А.М., Лукачев С.В., Матвеев С.Г. Рабочий процесс камер сгорания малоразмерных ГТД. Самара, СНЦ РАН, 2009.

[13] Александров Ю.Б., Нгуен Т.Д., Мингазов Б.Г. Проектирование и доводка камер сгорания газотурбинных двигателей на основе расчетов различного уровня сложности. Вестник Самарского университета. Аэрокосмическая техника, технологии и машиностроение, 2021, т. 20, № 3, с. 7--23.DOI: https://doi.org/10.18287/2541-7533-2021-20-3-7-23

[14] Григорьев А.В., Митрофанов В.А., Рудаков О.А. и др. Теория камеры сгорания. СПб., Наука, 2010.

[15] Абрашкин В.Ю. Формирование полей температуры газа на выходе из камер сгорания малоразмерных ГТД. Дис. ... канд. техн. наук. Самара, СГАУ, 2006.

[16] Лефевр А. Процессы в камерах сгорания ГТД. М., Мир, 1986.

[17] Li J., Sun X., Liu Y., et al. Preliminary aerodynamic design methodology for aero engine lean direct injection combustors. Aeronaut. J., 2017, vol. 121, no. 1242, pp. 1087--1108. DOI: https://doi.org/10.1017/aer.2017.47

[18] Tietz S., Behrendt T. Development and application of a pre-design tool for aero-engine combustors. CEAS Aeronaut. J., 2011, vol. 2, no. 1-4, pp. 111--123.DOI: https://doi.org/10.1007/s13272-011-0012-x

[19] Liu Y., Sun X., Sethi V., et al. Development and application of a preliminary design methodology for modern low emissions aero combustors. Proc. Inst. Mech. Eng. A, 2020, vol. 235, no. 4, pp. 783--806. DOI: https://doi.org/10.1177/0957650920919549

[20] Куценко Ю.Г. Численные методы оценки эмиссионных характеристик камер сгорания газотурбинных двигателей. Екатеринбург, Пермь, УрО РАН, 2006.

[21] Kyprianidis K., Nalianda D., Dahlquist E. A NOx emissions correlation for modern RQL combustors. Energy Procedia, 2015, vol. 75, pp. 2323--2330.DOI: https://doi.org/10.1016/j.egypro.2015.07.433