CC BY
0
УДК 621.45.017
Емельянов Д.А.
кандидат технических наук, доцент кафедры авиационных двигателей, ВУНЦ ВВС «ВВА им. проф. Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина»
г. Воронеж, Россия Елисеев С.Я.
кандидат химических наук, старший преподаватель кафедры авиационных двигателей,
ВУНЦ ВВС «ВВА им. проф. Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина»
г. Воронеж, Россия Кубачев Т.К.
курсант 5 курса
ВУНЦ ВВС «ВВА им. проф. Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина»
г. Воронеж, Россия Апшацев И.В.
курсант 5 курса
ВУНЦ ВВС «ВВА им. проф. Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина»
г. Воронеж, Россия
СПЕЦИФИКА ПЕРЕМЕЩЕНИЯ ПОЛИДИСПЕРСНОЙ СРЕДЫ В ПЫЛЕЗАЩИТНОМ УСТРОЙСТВЕ ГТД
Аннотация
В представленном исследовании изучаются уникальные свойства двухфазных течений при перемещении в системе пылезащиты газотурбинного двигателя летательного аппарата. Также анализируются ключевые особенности двухфазных сред. Вычисляется требуемая скорость воздушного потока в системах пылеудаления, которая должна превышать критическую скорость. Устанавливаются зависимости снижения давления от аэродинамических свойств дисперсной составляющей.
Пылезащитное устройство, газотурбинный двигатель, полидисперсный поток, твердые частицы.
Использование вертолетов в различных природных условиях сталкивается со специфической проблемой для этого типа летательных аппаратов. Когда вертолет базируется на грунтовых площадках, взлетая или приземляясь, он поднимает облако пыли и песка. Двигатели всасывают поднятую пыль, что влияет на эксплуатационную надежность конструкции. Абразивная эрозия приводит к износу компрессора двигателя до окончания его ресурса. Система пылеудаления обеспечивает очистку воздуха, подаваемого в двигатель, от пыли, песка и посторонних предметов при рулении, взлете и посадке вертолета на полевых аэродромах и посадочных площадках. Аэродинамический расчет пылезащитных устройств при движении в них полидисперсных потоков обладает определенными особенностями. Полидисперсные потоки характеризуются тем, что в газе находятся во взвешенном состоянии твердые частицы (взвесенесущие потоки).
Основные характеристики двухфазных потоков [1]:
1. Содержание дискретного компонента в объеме несущего газа. Можно выделить объемное содержание £т и массовое (или весовое) содержание ц:
где Од - объем дискретной фазы, м3/ч, а Ож - объем несущей среды, м3/ч, протекающей в единицу времени через проходное сечение;
Ключевые слова
(1)
Mà
Мж ' (2)
где Мд - масса дискретной фазы, кг/ч, а Мж - масса несущей среды, кг/ч, протекающей в единицу времени через проходное сечение.
2. Размер переносимых потоком дискретных частиц, определяемый их геометрическими характеристиками, такими как средний диаметр С переносимых частиц.
Относительный размер 5 определяется как отношение диаметра частиц С (в метрах) к диаметру входа й (также в метрах), то есть:
- А
** = D ' (3)
или как отношение гидравлической размерности Ш к значению ■\¡gD, то есть:
ш
yfgD
3. Критическая скорость иКр - это минимальная скорость, при которой твёрдые частицы, взвешенные в потоке, не оседают. Она зависит от концентрации дискретного компонента, его размера и скорости движения несущего газа в устройстве пылеудаления.
О = f s (4)
где А - коэффициент гидравлического сопротивления при движении полидисперсной среды в системе пылезащиты.
В аэродинамическом анализе используется понятие относительной скорости. Отношение средней скорости движения полидисперсной среды и к критической иКр называется относительной скоростью фи:
о
Vv =-
окр . (5)
Потерю давления при движении двухфазных систем в системе защиты от пыли можно определить по уравнению Дарси-Вейсбаха [2]:
\р-2 LvL
^d 2 Рдф ' (6)
где рдф - плотность полидисперсной смеси, кг/т3, Адф - коэффициент гидравлического
сопротивления.
Расчетная скорость воздушного потока в системах пылеотвода для эффективного перемещения твердых частиц должна превышать критическую скорость. Критическую скорость можно рассчитать по следующей формуле [3]:
Ор - 0,3^f"âgD, (7)
где ц - массовая концентрация полидисперсного потока, кгт/кгв; a = Р— относительная массовая
Р
плотность частиц; D - диаметр входа в пылезащитное устройство, м.
Скорость перемещения двухфазного течения и потери давления находятся в зависимости от аэродинамических параметров дисперсной фазы, которые, в свою очередь, зависят от объемного и массового содержания дисперсной фазы в полидисперсном составе. Список использованной литературы:
1. Альтштуль А.Д. Гидравлические потери на трение в трубопроводах. М., Госэнергоиздат, 1963. 486 с.
2. Левич В.Г. Физико-химическая гидродинамика М.: Физматгиз, 1959. 700 с.
3. Вараксин А.Ю. Турбулентные течения газа с твердыми частицами М.: Физматлит, 2003. 192 с.
© Емельянов Д.А., Елисеев С.Я., Кубачев Т.К., Апшацев И.В., 2024
^ =
