Оптимизация термонапряженного состояния

В связи с тем, что спроектированная лопатка не удовлетворяет нормам прочности будем корректировать расход охлаждающего воздуха. Для того чтобы определить в какую сторону изменять расход произведем предварительно расчет термонапряженного состояния неохлаждаемой лопатки.

 Расчет температурного поля охлаждаемой лопатки

Создаем файл исходных данных j2. tm:

-9 1 − тип задачи (стационарная, плоская)

0

1 8– количество отрезков задания теплоотдачи

15 53 79 92 97 128 152 189– номера узлов, соответствующих границам отрезков теплоотдачи

2044- коэффициент теплоотдачи на ламинарном участке спинки

2206- коэффициент теплоотдачи на выходной кромке спинки

2570- коэффициент теплоотдачи на выходной кромке корытца

2555- коэффициент теплоотдачи на среднем участке корытца

6778- коэффициент теплоотдачи на входной кромке

0 - коэффициент теплоотдачи в 1-м канале

0 - коэффициент теплоотдачи в 2-м канале

0 - коэффициент теплоотдачи в 3-м канале.

1 2 – количество отрезков задания температуры среды

97 189– границы отрезков задания температуры среды

971– «греющая» температура, ⁰С

421– «охлаждающая» температура, ⁰С

800 700 1000 – приближение по температуре лопатки, задание                          линейного изменения коэффициента теплопроводности

20 – коэффициент теплопроводности при первой температуре

26 - коэффициент теплопроводности при второй температуре

4100

6400

После сохранения файла запускаем программу “Расчет температурного поля” GRID2. EXE. Результаты расчета j2. tе m.

Указываем j2. tm и имя файла, содержащего данные о разбивке профиля лопатки в среднем сечении на сетку конечных элементов – butko. set. Результат программа заносит в файл j2. tе m. Для визуального просмотра температурного поля запускаем программу “Изображение поля” Izol. exe, которая осуществляет построение на экране монитора до 16 изолиний поля параметра, рассчитанного в узлах триангуляционной сетки (рисунок 2.1). Заносим в командную строку поочередно следующие файлы: Izol. exe butko. set j2. tem

.Рисунок 2.6.8 - Распределение изотермических полей температур в охлаждаемой лопатке.

 Расчет термонапряженного состояния охлаждаемой лопатки

Расчет термонапряженного состояния выполняем с помощью программы GRID3. EXE. Исходный файл SETAX. DAT.

После запроса указываем имя файла, содержащего данные о температурном поле лопатки (j2. tem). Результат будет занесен в файл с именем lovtest2. sig. Для визуального просмотра поля напряжений (рисунок 6.2). заносим в командную строку поочередно следующие файлы:

Izol.exe butko.set Sig.dat

Рисунок 2.6.9-Поле напряжений в охлаждаемой лопатке

 

Для определения критической точки в сечении лопатки и минимального коэффициента запаса прочности запускаем файл ANALYZE. EXE. Выбираем результаты расчета для анализа: на данном этапе – это lovetest. sig и lovtest2. sig

Анализ термонапряженного состояния охлаждаемой лопатки помещен на рисунках 2.6.10 и 2.6.11.

 

                         

Рисунок 2.6.10 - Максимальные напряжения и минимальный запас прочности без ползучести при ресурсе τ = 1071 часов.

 

Рисунок 2.6.11 - Диаграмма “Т - σ" для 300 часов.

 

Анализируя полученную диаграмму делаем вывод что минимальный запас прочности охлаждаемой лопатки имеет точка № 151-2,403 и минимальный запас прочности лопатки когда неохлаждаемой имеет точка № 94-2,273 т.е. лопатка удовлетворяет нормам прочности и можно не охладить её. Можно тоньше профиль лопатки сделать и облегчить конструкцию двигателя