Загрузил mvs4967

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ СПЕЦИАЛИЗИРОВАННОГО ПРОГРАММНОГО КОМПЛЕКС (2)

реклама
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ
СПЕЦИАЛИЗИРОВАННОГО
ПРОГРАММНОГО КОМПЛЕКСА
ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ
ЖАРОВОЙ ТРУБЫ И АНАЛИЗА ЕЕ
ТЕМПЕРАТУРНОГО НАГРУЖЕНИЯ
Курсант 114 у/г Мутовкина Ж.В.
Научные консультанты:
Ст. преп. Степанова М.В.
Доцент Нефедовский В.А.
ПЛАН РАБОТЫ:
• Объектная область – отработка процесса
моделирования с использованием
универсального специализированного
программного комплекса КОМПАС-3D и
анализ параметров математического
моделирования, возникающего в жаровой
трубе, на основе интегрированного
инструмента для подготовки и последующего
конечно-элементного анализа трехмерной
твердотельной модели (детали или сборки).
• Объект – жаровая труба газотурбинного
двигателя. Для упрощения - трубчатокольцевого типа.
• Предмет исследования – характеристики
теплового нагружения модели.
• Цель - оценить возможности применяемого
метода для получения конечного результата.
• Задача – получить нагрузочные
характеристики теплового расчета, частоты и
формы собственных колебаний.
ОСНОВНЫЕ СВЕДЕНИЯ
• ГТД относится к воздушнореактивным двигателям, в
которых происходит
преобразование энергии
топлива в кинетическую
энергию газовой струи,
создающей реактивную силу
тяги двигателя.
ТИПЫ КАМЕР СГОРАНИЯ
Камера сгорания работает в весьма сложных условиях:
- высокие температуры газов (в ядре горения
температура газов достигает 2300К);
- высокие температуры элементов камеры (корпусов –
до 600-650 К, жаровых труб до 1000-1200 К) при
значительной неравномерности температурного поля
газового потока;
- элементы конструкции камеры сгорания, в
особенности жаровые трубы, смесители, омываются
химически активными газами при повышенном
давлении (до 2,5 – 4 МПа) и значительных скоростях
движения газа.
КОНСТРУКТИВНОТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ТРЕБОВАНИЯ
К ЖАРОВОЙ ТРУБЕ
• Жаровые трубы не включают в силовую схему
двигателя;
• Для изготовления жаровых труб применяются
высококачественные жаропрочные и жаростойкие
никельхромистые сплавы со специальным
жаростойким покрытием;
• Связь между отдельными элементами жаровой
трубы выполняются с малой жесткостью
(«температурные швы»), чтобы уменьшить до
возможного минимума температурные
напряжения, возникающие из-за неравномерного
температурного поля газового потока и элементов
жаровой трубы во время работы двигателя;
• Для компенсации температурных напряжений
применяются различные конструктивные и
технологические мероприятия
• Стенки жаровой трубы защищаются от нагрева со
стороны факела пламени путем создания
пристеночной завесы из сравнительно холодного
«вторичного» воздуха.
МОДЕЛИРОВАНИЕ ЖАРОВОЙ
ТРУБЫ
Первый элемент жаровой трубы, в который устанавливается топливная форсунка состоит
из сочетания поверхностей вращения, конуса, сферы и цилиндра.
Третий элемент представляет собой пустотелый цилиндр, в верхней части которого
имеются пазы с отверстиями сложной цилиндро-призматической формы, носящие
название расширители. Они необходимы для компенсационного расширения элементов
трубы, вследствие температурных нагрузок, возникающих при эксплуатации двигателя.
Такие расширители присутствуют и на последующих элементах жаровой трубы, на
плоскостях которых произведена точечная сварка. В результате составлена электронная
модель неразъемного соединения
Используя комплексный подход к объекту моделирования,
подключив приложение APM FEM – систему прочностного анализа
cможем подойти на начальном этапе к оценке возможности
определения температурных напряжений, возникающих на
различных режимах работы двигателя.
Система APM FEM для КОМПАС-3D работает через конечно-элементную программную
систему, то есть электронная модель (в нашем случае) разбивается на четырех узловые
тетраэдры с максимальной стороной 5 мм. В результате разбиения были получены
104167 конечных элементов, на которые и производится расчет.
Введя исходные параметры по материалу (сплав ХН70ВМТЮ), температуре нагрева 1000С модели,
места закрепления с учетом того, что жаровая труба ……... в итоге получены следующие инерционные
характеристики, реакции в опорах
Наименование
Тип
Эквивалентное
SVM
напряжение по [Н/мм^2
Мизесу
]
Минимальное
значение
Максимальное значение
0.013771
537.189637
Теория максимальной энергии формоизменения. Пластичный материал начинает повреждаться
в местах, где напряжение по Мизесу становится равным предельному напряжению. В
большинстве случаев, предел текучести используется в качестве предельного напряжения.
Наименование
Тип
Суммарное
линейное
перемещение
USUM [мм]
Минимальное
значение
0
Максимальное
значение
6.031726
Наименование
Тип
Коэффициент
запаса по пределу
текучести
SVM
Минимальное
значение
0.378
Максимальное значение
10
Наименование
Тип
Температура
Температура [°c]
Минимальное
значение
1000
Максимальное
значение
1000
ВЫВОД
Задача поставленная в начале исследования достигнута.
Прослежена междисциплинарная связь дисциплин:
• Начертательная геометрия
• Инженерная графика
• Материаловедение
• Теория авиационных двигателей
• Конструкция авиационных двигателей
Скачать