Турбовальный ГТД

Модель авиационного турбовального газотурбинного двигателя класса мощности 1,5 МВт. По основным параметрам схожий с ТВ3-117.

Расположение

SimInTech\Demo\Газотурбинные двигатели\Турбовальный ГТД\Турбовальный ГТД.prt

Описание

Данный проект демонстрирует применение блоков библиотека "Газотурбинные двигатели" для моделирования турбовального двигателя, схожего с ТВ3-117.

Основные параметры двигателя ТВ3-117:
  • степень повышения давления (максимальная) πk= 9.4
  • частота вращения ротора турбокомпрессора n = 17000 об/мин
  • частота вращения силовой турбины n = 15000 об/мин
  • температура газа в камере сгорания (не более) Tг = 1220 К
  • расход воздуха G = 9.56 кг/с;
  • КПД компрессора ηk = 85 %
  • КПД турбин ηt = 85 %
  • расход топлива (при H = 0, M = 0) Gker = 0.154 кг/с
  • класс мощности двигателя N = 1.5 МВт
Для просмотра модели двигателя необходимо войти в субмодель "Двигатель" (Рисунок 1).


Рис. 1. Рабочая область проекта.

С помощью блоков "Константа" задаются параметры воздуха из окружающей среды (скорость полета, высота полета, отклонение температуры от МСА) и подаются на вход блока "Воздухозаборник", в котором происходит пересчет параметров торможения, далее передающиеся в блок "Компрессор".

В блоке "Компрессор" по заданной характеристике, частоте вращения, определяемой блоком "Ротор ГГ", и противодавления, определяемым блоком "Камера сгорания", формируются параметры газа (давление, температура, расход), которые являются входными параметрами блока "Камера сгорания".

В блоке "Камера сгорания" рассчитывается давление, идущее в блоки "Компрессор" и "Турбина" (не охлаждаемая), а также температура продуктов сгорания.

В блоке "Турбина" (не охлаждаемая) рассчитывается расход по перепаду давлений, а также температура при выходе из турбины. Далее в блоке "Объём Т" по разнице расходов между турбинами проводится расчет давления за первой турбиной (турбиной компрессора) и перед второй турбиной (силовой турбиной). Далее в блоке "Турбина" (не охлаждаемая) рассчитывается теплоперепад и расход. Полученные данные поступают в блоки "Сопло" и "Объём Т".

Блок "Сопло" (внутреннего контура) рассчитывает перепад давлений между блоком "Турбина" (не охлаждаемая) и заданными параметрами атмосферы.

В блоке "Ротор СТ" рассчитывается мощность на силовой турбине.

Для моделирования отборов воздуха из компрессора используется блок "Отборы".

Блок "Внешние параметры" задет основные параметры атмосферы и используемого топлива.

Результаты моделирования возможно вывести с помощью модуля "Менеджер данных" (Рисунок 3). В нем представлен список графиков, отображающих изменение основных параметров турбовального ГТД в процессе расчета.


Рис. 2. Менеджер данных проекта.
На рисунках приведены примеры, получаемых в результате моделирования зависимостей: напорная характеристика компрессора с указанием рабочей точки (Рисунок 3), мощность на валу (Рисунок 4) и температуры в различных частях компрессора (Рисунок 5).


Рис. 3. Рабочая точка на характеристике компрессора.


Рис. 4. Мощность на валу.


Рис. 5. Температуры в компрессоре.

Используемые блоки

Литература

  1. Богданов А.Д., Калинин Н.П., Кривко А.И. Турбовальный двигатель ТВ3-117ВМ (Конструкция и техническое обслуживание): Учебное пособие, М.: Воздушный транспорт, 2000г. — 392с.