Методичка к курсовой работе по МЖГ
.pdfМинистерство образования и науки Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования
«Уфимский государственный авиационный технический университет»
ГАЗОДИНАМИЧЕСКИЙ РАСЧЁТ ПРОТОЧНОЙ ЧАСТИ
АВИАЦИОННОГО ГАЗОТУРБИННОГО ДВИГАТЕЛЯ
Методические указания к выполнению курсовой работы по дисциплинам «МЖГ» и «ГГД»
Уфа 2014
Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования
«Уфимский государственный авиационный технический университет»
Кафедра авиационной теплотехники и теплоэнергетики
ГАЗОДИНАМИЧЕСКИЙ РАСЧЁТ ПРОТОЧНОЙ ЧАСТИ
АВИАЦИОННОГО ГАЗОТУРБИННОГО ДВИГАТЕЛЯ
Методические указания к выполнению курсовой работы по дисциплинам «МЖГ» и «ГГД»
Уфа 2014
Составители: В. М. Клеванский, А. Е. Кишалов
УДК 532 (07) ББК 22.253.3 (я7)
Газодинамический расчёт проточной части авиационного газотурбинного двигателя: методические указания к выполнению курсовой работы по дисциплинам «Механика жидкости и газа» и «Гидргазодинамика» / Уфимск. гос. авиац. техн. ун-т.; Сост.: В. М. Клеванский, А. Е. Кишалов. – Уфа, 2014. – 43 с.
Целью выполнения курсовой работы является формирование у студента опыта комплексного решения гидрогазодинамических задач, возникающих при первичном расчёте проточного тракта авиационного ГТД.
Предназначены для студентов высших учебных заведений очной
иочно-заочной форм обучения, обучающихся по специальности 160700 «Проектирование авиационных и ракетных двигателей» со специализацией «Проектирование авиационных двигателей и энергетических установок» и по направлению подготовки 160700 «Двигатели летательных аппаратов» (профиль «Авиационные ВРД»),
имогут быть использованы студентами других теплоэнергетических специальностей.
Табл. 5. Ил. 7. Библиогр.: 8 назв.
Рецензенты: докт. техн. наук, проф. Гумеров Х. С., докт. техн. наук, проф. Горюнов И. М.
© Уфимский государственный авиационный технический университет, 2014
2
|
Содержание |
|
Введение............................................................................................... |
4 |
|
Требования к содержанию и оформлению пояснительной записки к |
|
|
курсовой работе..................................................................................... |
5 |
|
Основные условные обозначения, индексы и сокращения................. |
6 |
|
Критерии результативности курсовой работы.................................. |
9 |
|
1. |
Цель и задача курсовой работы......................................................... |
10 |
2. |
Основные теоретические положения ................................................ |
10 |
3. Методика выполнения курсовой работы......................................... |
19 |
|
4. |
План-график выполнения курсовой работы.................................... |
37 |
Список литературы................................................................................ |
38 |
|
Приложение А. Пример бланка задания на курсовую работу............ |
39 |
|
Приложение Б. Варианты задания на курсовую работу...................... |
41 |
3
Введение
Авиационные газотурбинные двигатели и энергетические установки предназначены, прежде всего, для военной и гражданской авиации. Широкое применение наземные газотурбинные энергетические установки нашли в системах газоперекачки, при выработке тепловой и электрической энергии и для других целей. Первым шагом проектирования газотурбинного двигателя является его гидрогазодинамический расчёт, позволяющий найти параметры потоков газов и жидкостей по газодинамическому тракту двигателя, в системах охлаждения, топливоподачи и смазки. Только после выполнения гидрогазодинамических расчётов проводятся тепловые расчёты и расчёты на прочность.
Выполнение курсовой работы базируется на знаниях, умениях и навыках, полученных при изучении дисциплин «Механика жидкости
игаза» или «Гидрогазодинамика».
Входе выполнения курсовой работы формируются соответствующие профессиональные компетенции [6, 7]:
– творчески применять основные законы естественнонаучных дисциплин в профессиональной деятельности, применять методы математического анализа и моделирования, теоретического и экспериментального исследования (ОК-10);
– принимать участие в работах по расчету и конструированию отдельных деталей и узлов двигателей летательных аппаратов в соответствии с техническими заданиями и использованием стандартных средств автоматизации проектирования (ПК-1);
– принимать участие в разработке эскизных, технических и рабочих проектов изделий и технологических процессов (ПК-4);
– принимать участие в разработке методических и нормативных документов по проектированию двигателей летательных аппаратов и проведении мероприятий по их реализации (ПК-6);
4
– подготавливать исходные данные для выбора и обоснования научно-технических и организационных решений на основе экономических расчетов (ПК-18).
Требования к содержанию и оформлению пояснительной записки к курсовой работе
Пояснительная записка к курсовой работе должна быть выполнена на компьютере на листах формата А4, оформлена по СТО УГАТУ 016-2007 и иметь следующую структуру и содержание:
–титульный лист;
–задание на курсовую работу;
–цель и задачи курсовой работы;
–определение параметров окружающей среды на входе в воздухазаборник;
–расчёт оптимальной по коэффициенту полного давления системы плоских скачков уплотнения в воздухозаборнике внешнего сжатия;
–определение параметров потока и площадей поперечных сечений за основными узлами двигателя;
–определение сил, действующих на отдельные узлы двигателя;
–расчёт тяги реактивного сопла;
–расчёт тяги двигателя;
–выводы.
Впояснительной записке должны быть приведены основные расчётные формулы, отражающие рассматриваемые физические явления и процессы с необходимыми пояснениями, проведена числовая подстановка используемых величин в соответствующей размерности в порядке их следования в формуле и результаты вычисления с соблюдением необходимого количества значащих цифр.
Вразделе «Выводы» приводятся основные результаты, полученные при выполнении курсовой работы, с необходимыми пояснениями.
5
Основные условные обозначения, индексы и сокращения
Условные обозначения
- угол наклона косого скачка уплотнения, ; угол конусности диффузора, ;
- угол вектора скорости потока за скачком, ;
- угол поворота потока, ;
ср |
- теплоёмкость рабочего тела при постоянном давлении, Дж/ кг К; |
D,d - диаметр, м; |
|
F |
- площадь, м2 ; |
m |
- расход рабочего тела, кг/с; |
H |
- высота полёта, м; |
h |
- диаметр окружности, вписанной в контур диффузора, м; |
h- отношение текущего диаметра вписанной окружности к входному диаметру вписанной окружности;
I |
- полный импульс, Н; |
k |
- показатель адиабаты; |
L- длина, м;
M- число Маха;
n- число скачков уплотнения в системе воздухозаборника;
р- давление, Па;
Р- тяга, Н;
R- газовая постоянная, Дж/кг К; сила, действующая на узел двигателя, Н
Т- температура, К;
W - скорость потока, м/с;
- приведённая скорость;
- доля отбора;
- относительная погрешность, %;
- коэффициент скорости;
- коэффициент смягчения потерь;- коэффициент полного давления.
Индексы
а - параметры в выходном сечении реактивного сопла; ВЗ - параметры на выходе из воздухозаборника; вх - параметры на входе в двигатель; вн - внутренний; вых - параметры на выходе из двигателя;
6
г- гидравлический;
Д- параметры потока за диффузором;
и- избыточный;
ид - идеальный;
К- параметры потока за компрессором;
КВД - параметры за компрессором высокого давления; КНД - параметры за компрессором низкого давления; кр - критическое сечение; критический параметр; кл - клин; КС - параметры за камерой сгорания;
кс - косой скачок; Н - параметры потока набегающего на двигатель на высоте Н; нар - наружный; отб - отбор; пс - прямой скачок;
РС - параметры реактивного сопла; СМ - параметры на выходе из смесителя; с.ск - система скачков;
т- тепловой;
Т- параметры потока за турбиной;
ТВД - параметры за турбиной высокого давления; ТНД - параметры за турбиной низкого давления; ФК - параметры на выходе из форсажной камеры; i - текущий номер;
n - нормальная составляющая вектора;
t- тангенциальная составляющая вектора;
- суммарное значение параметра;
*- параметры торможения; полные параметры;
- параметры за скачком уплотнения;
1- начальное значение параметра;
2- конечное значение параметра.
Основные сокращения
бесфорс. - бесфорсажный режим; ВЗ - воздухозаборник;
Д- диффузор;
КНД |
- компрессор низкого давления; |
КВД |
- компрессор высокого давления; |
КС |
- камера сгорания; |
Н- входное сечение воздухозаборника;
7
РС |
- реактивное сопло; |
САУ |
- стандартные атмосферные условия; |
СМ |
- смеситель; |
Суж. |
- суживающееся сопло; |
Суж.-расш. |
- суживающееся-расширяющееся сопло; |
ТВД |
- турбина высокого давления; |
ТНД |
- турбина низкого давления; |
ТРДДФсм |
- турбореактивный двухконтурный двигатель с форсажной |
|
камерой и со смешением потоков; |
ФК |
- форсажная камера; |
форс. |
- форсированный режим; |
mid |
- миделево сечение. |
8