Бощенко Татьяна Викторовна, доцент, кафедра «Прикладная механика»
625000, г. Тюмень, ул. Володарского, 38
Tatyana V. Boshchenko, Assoc. Prof., Department of Applied Mechanics
38 Volodarskogo Str., Tyumen 625000
Лебедев Сергей Юрьевич, ассистент, кафедра «Прикладная механика»
625000, г. Тюмень, ул. Володарского, 38
Sergey Yu. Lebedev, Аssistant, Department of Applied Mechanics
38 Volodarskogo Str., Tyumen 625000
Королевских Анастасия Николаевна, старший преподаватель, кафедра «Прикладная механика»
625000, г. Тюмень, ул. Володарского, 38
Anastasia N. Korolevskikh, Senior Lecturer, Department of Applied Mechanics
38 Volodarskogo Str., Tyumen 625000
Цель. Целью исследования является модернизация конструкции выхлопной системы газотурбинных двигателей (ГТД) с целью снижения аэродинамических потерь, используя численные методы (CFD-методы) моделирования течения выхлопных газов.
Метод. Направления модернизации были выбраны путем рассмотрения картины течения выхлопных газов (отрывных зон течения и вихревых течений) в выхлопной системе при численном моделировании (Computational Fluid Dynamics). Модернизация выхлопной системы заключается в профилировании осерадиального диффузора и изменении конструкции газосборника.
Результат. Профилирование осерадиального диффузора было выполнено, используя численные методы моделирования. Конструкция газосборника была измена на основе технического решения, предложенного В.Б. Явкиным. Было выполнено численное моделирование течения выхлопных газов в модернизированном выхлопном устройстве. Для оценки результатов модернизации в численных моделях модернизированной конструкции и прототипа были определены значения аэродинамических потерь на выходе из осерадиального диффузора и газосборника.
Вывод. CFD-моделирование позволило получить данные о структуре потока выхлопных газов в модернизированной выхлопной системе, увидеть картину распределения скоростей и давлений. Результаты численного эксперимента показали снижение потерь давления по выхлопной системе относительно прототипа на 11%.
Objective. The aim of the study is to modernize the design of the exhaust system of gas turbine engines (GTE) in order to reduce aerodynamic losses using numerical methods (CFD methods) for simulating the flow of exhaust gases.
Method. The directions of modernization were chosen by considering the pattern of the flow of exhaust gases (separated flow zones and vortex flows) in the exhaust system during numerical modeling (Computational Fluid Dynamics). The modernization of the exhaust system consists in profiling the axial diffuser and changing the design of the gas collector.
Result. The profiling of the axial diffuser was performed using numerical simulation methods. The design of the gas collector was changed based on the technical solution proposed by V.B. Yavkin. Numerical simulation of the flow of exhaust gases in the modernized exhaust device was performed. To evaluate the results of modernization in numerical models of the modernized design and prototype, the values of aerodynamic losses at the outlet of the axial diffuser and gas collector were determined.
Conclusion. CFD modeling made it possible to obtain data on the structure of the exhaust gas flow in the upgraded exhaust system, to see the pattern of the distribution of velocities and pressures. The results of the numerical experiment showed a decrease in pressure losses in the exhaust system by 11% relative to the prototype.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.