авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 ||

Повышение конструктивно - технологических свойств турбовентиляторных авиационных двигателей с учетом эксплуатационных ограничений по шуму

-- [ Страница 2 ] --

Рис. 4. Изменение звуковой мощности удвоенной частоты следования лопаток в зависимости от оборотов расчетного и натурного экспериментов для модельной ступени вентилятора С-179 перспективного авиационного двигателя.

Для удвоенной частоты следования лопаток учесть влияние входной неоднородности не представляется возможным, так как нельзя точно сказать о преобладающем вкладе в звуковую мощность результатов взаимодействия ротора с неоднородностью или взаимодействия ротора со статором.

В конце главы три приведены оценки акустических характеристик классической и биротативной ступеней вентиляторов, и рассмотрена возможность оптимизации параметров ступени, таких как число лопаток ротора и статора, для классической схемы вентилятора или лопаток первого ротора и лопаток второго ротора, для биротативной схемы вентилятора.

Для оптимизации были выбраны параметры первой ступени вентилятора С-179 разработанного для перспективного авиационного двигателя. Ступень имеет следующие параметры:

число Маха =0.34,

скорость звука=336м/с,

частота вращения ротора=1400.7рад/с,

внешний радиус канала=0.2м,

внутренний радиус канала=0.03м,

число лопаток рабочего колеса=18,

число лопаток статора=33.

Для вентилятора С-179 в результате проведенных автором расчетов по оптимизации было установлено: что при увеличении количества лопаток на первом рабочем колесе на 3, а на первом статоре на 6, снижается количество групп мод с одинаковыми азимутальными числами с 7 до 3, а общее количество радиальных мод с 57 до 29. Это позволят снизить звуковую мощность излучаемого шума ступени. Однако, автор считает, что количественно снижение возможно оценить лишь при помощи натурных экспериментов.

Начальными данными для работы по оптимизации количества лопаток биротативной ступени вентилятора, были выбраны параметры одного из вентиляторов, разрабатываемых по европейской программе VITAL:

число Маха =0.26,

скорость звука=337м/с,

частота вращения первого ротора=-485.2рад/с,

частота вращения второго ротора=436.6рад/с,

внешний радиус канала=0.28м,

внутренний радиус канала=0.05м,

число лопаток первого ротора=10,

число лопаток второго ротора=14.

Для биротативного вентилятора в результате оптимизации, количество лопаток на первом рабочем колесе увеличено на 4, а на втором рабочем колесе на 9, что позволило снизить количество излучаемых азимутальных мод с 26 до 10. Автор считает, что количественно снижение, возможно, оценить лишь при помощи натурных экспериментов.

В четвертой главе приведено описание программного комплекса. Программа предназначена для анализа гармонического состава звукового излучения закапотированного вентилятора. Программа работает под Microsoft Windows, с удобным пользовательским интерфейсом и графической визуализацией полученных результатов. Анализ производится для заданных диапазонов азимутальных чисел и частот.

Четвертая глава предоставляет данные по верификации и валидации программы, проведенные автором.

Верификация проводилась в два этапа: сначала верифицировалась часть программы, отвечающая за классические схемы вентилятора, а потом часть программы, отвечающая за биротативные схемы вентилятора. Данные по верификации показали, что программа математически работает правильно и корректно.

Валидация проводилась на основе данных эксперимента приведенных в отчете NASA/TM—2002-211594 «Fan Noise Source Diagnostic Test—Tone Modal Structure Results». Данные эксперимента представлены в виде графиков, показывающих звуковую мощность азимутальных мод, измеренных на различных режимах двигателя. Для одного из режимов было представлено распределение азимутальных и радиальных мод. Для сравнения радиальных мод основной величиной сопоставления был параметр отсечки :

. (7)

Данные по валидации показали, что программа физически работает правильно и корректно.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ.

В работе показана возможность выработки рекомендаций по модернизации двигателей воздушных судов с учетом опыта эксплуатации, обладающих высокими акустическими характеристиками вентиляторов на основе методики оценки акустических характеристик. Методика основана на использовании теории Тайлера-Софрина и модели распространения возмущений в канале.

Разработана программа, предназначенная для анализа спектрального состава тонального шума звукового излучения закапотированного вентилятора. Программа работает под Microsoft Windows, с удобным пользовательским интерфейсом и графической визуализацией полученных результатов.

На основе полученных результатов можно сделать следующие выводы:

  1. Акустическая безопасность является неотъемлемой частью системы безопасности воздушного транспорта.
  2. Для поддержания акустической безопасности введены стандарты ИКАО и отечественная нормативная база по авиационному шуму. Соответствие акустических характеристик эксплуатирующихся и разрабатываемых ВС нормативной базе является обязательным условием в авиации.
  3. Основными источниками шума двигателя воздушного судна является реактивная струя, вентилятор, компрессор, турбина и камера сгорания. Шум вентилятора зависит от режимных и геометрических параметров, а также числа лопаток ротора и статора. На настоящее время основным направлением борьбы с шумом вентилятора является установка ЗПК.
  4. Анализ существующих методик расчета шума, таких как, эмпирические, аналитические и методы прямого численного моделирования акустических характеристик, показал, что для целей диссертационной работы наиболее приемлемы аналитические методы, так как они не требуют множества данных и подходят для принципиально новых конфигураций.
  5. Разработана математическая модель генерации шума в самом источнике (вентиляторе) с последующим распространением сгенерированных звуковых волн в канале воздухозаборника.
  6. Проведена оценка акустических характеристик вентилятора для двух первых гармоник частоты следования лопаток на различных режимах работы вентилятора. Проведен сравнительный анализ экспериментальных данных с результатами расчета акустических характеристик на различных режимах работы вентилятора.
  7. Выработаны рекомендации по модернизации акустических характеристик классической ступени. Найдены оптимальные числа лопаток ротора и статора, для которых генерируемый шум вентилятора будет минимальным.
  8. Выработаны рекомендации по модернизации акустических характеристик биротативной ступени вентилятора. Найдены оптимальные числа лопаток роторов, для которых генерируемый шум вентилятора будет минимальным.
  9. Разработана методика оценки акустических характеристик вентилятора, учитывающая опыт эксплуатации.
  10. Разработан программный комплекс на основе предложенной математической модели. Программный комплекс реализует аналитический метод предсказания спектрального состава тонального шума в вентиляторах, работает под Microsoft Windows, с удобным пользовательским интерфейсом и графической визуализацией полученных результатов.

СПИСОК РАБОТ АВТОРА ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ.

В изданиях, входящих в перечень, рекомендованный ВАК для опубликования основных научных результатов диссертаций:

  1. Сгадлев В.В., Нюхтиков М.А., Россихин А.А. Численное моделирование тонального шума вентиляторов современных двигателей. Научный вестник МГТУ ГА. Серия эксплуатация воздушного транспорта и ремонт авиационной техники. Безопасность полетов. Вып. №108, - М.: МГТУ ГА, 2006г. –с 23-30.
  2. Сгадлев В.В. Оптимизация количества лопаток классической ступени вентилятора, с точки зрения уменьшения шума в самом источнике. Научный вестник МГТУ ГА. Серия эксплуатация воздушного транспорта и ремонт авиационной техники. Безопасность полетов. Вып. №135, - М.: МГТУ ГА, 2008г. –с 123-131.

В других изданиях:

  1. Сгадлев В.В., Россихин А.А. Гибридный метод численного расчета генерации и распространения тонального шума, основанный на использовании методов вычислительной акустики. Тезисы докладов на Научно-техническом Конгрессе по двигателестроению НТКД-2008, Москва.
  2. Сгадлев В.В. Метод анализа и графического представления источников тонального шума ВРД на основе полуэмпирических теорий шума лопаточных машин. Тезисы докладов на семинаре «Авиационная акустика», октябрь 2007 г., Москва.
  3. Сгадлев В.В., Нюхтиков М.А., Россихин А.А., Браилко И.А. Numerical method for turbo-machinery tonal noise generation and radiation simulation using CAA approach. Тезисы докладов конференции ASME Turbo Expo 2008.
  4. Сгадлев В.В., Нюхтиков М.А., Россихин А.А. Расчет тонального шума однорядных и биротативных вентиляторов методами вычислительной акустики. Основные результаты научно-технической деятельности ЦИАМ (2006-2007 гг.).
  5. Сгадлев В.В., Россихин А.А. Опыт расчета тонального шума вентиляторов ТРДД с использованием методов вычислительной аэроакустики. Тезисы докладов на семинаре «Авиационная акустика», октябрь 2009 г., Москва.

Соискатель Сгадлев В.В.

Подписано в печать27.09.10 г.

Печать офсетная Формат 60х90/16 0,98 уч.-изд. л.

1,04 усл.печ.л. Заказ № 1143/ Тираж 90 экз.

Московский государственный технический университет ГА

125993 Москва, Кронштадтский бульвар, д. 20

Редакционно-издательский отдел

125493 Москва, ул. Пулковская, д.6а

© Московский государственный

технический университет ГА, 2010



Pages:     | 1 ||
 





 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.