пример. Расчет систем охлаждения направляющих лопаток газовых турбин в программном комплексе cold
 Скачать 0.98 Mb.
|
Работа в программе «TERM»В первом файле ColSetka.* сосредоточены данные, описывающие геометрию сечения рассчитываемой лопатки. Для формирования этого файла плоскую геометрическую модель сечения лопатки размещают в правой прямоугольной системе координат и разбивают на произвольные восьмиузловые зоны (макроэлементы), как показано на примере канальной рабочей лопатки на рисунке 6. Граничные узлы макроэлементов для всего расчетного сечения нумеруются последовательно в произвольном порядке. Общее число граничных узлов не должно превышать 5000 [1]. RaschetTERM 49 - число зон 248 - число точек 0 ********* Координаты точек 1 95.64 2.88 2 95.00 3.30 3 94.00 3.75 4 93.60 3.38 5 93.19 3.00 6 94.71 2.44 7 96.19 1.88 8 96.00 2.40 9 93.00 4.20 10 92.00 4.65 11 92.04 4.03 12 92.07 3.42 13 92.60 3.22 14 91.49 4.88 15 91.00 5.10 16 90.32 4.71 17 89.64 4.32 18 90.95 3.84 19 89.33 5.86 20 87.87 6.53 21 88.02 5.70 22 88.18 4.86 23 88.90 4.60 24 86.93 6.97 25 86.00 7.40 26 85.31 6.80 27 84.61 6.19 28 86.45 5.51 29 84.34 8.18 30 82.83 8.87 31 82.91 7.84 32 82.98 6.80 33 83.77 6.51 34 81.91 9.29 35 81.00 9.70 36 79.99 9.00 37 78.97 8.29 38 80.91 7.57 39 78.46 10.82 40 76.00 11.90 41 76.00 10.65 42 76.00 9.40 43 77.39 8.88 44 73.80 12.87 45 71.69 13.80 46 70.83 12.75 47 69.96 11.71 48 72.95 10.55 49 68.74 15.10 50 66.00 16.30 51 66.00 14.80 52 66.00 13.30 53 67.98 12.50 54 64.35 17.00 55 62.37 17.77 56 61.68 16.49 57 61.00 15.20 58 63.33 14.33 59 59.34 18.93 60 56.00 20.10 61 56.50 18.37 62 57.00 16.64 63 58.95 15.95 64 54.11 20.79 65 52.21 21.44 66 51.61 20.12 67 51.00 18.80 68 53.77 17.82 69 48.97 22.46 70 46.00 23.30 71 46.00 21.80 72 46.00 20.30 73 48.37 19.62 74 44.04 23.84 75 42.12 24.33 76 41.56 22.96 77 41.00 21.60 78 43.46 20.99 79 39.09 25.07 80 36.00 25.70 81 36.51 24.10 82 37.02 22.50 83 39.06 22.06 84 33.98 26.03 85 32.08 26.28 86 31.54 24.89 87 31.00 23.50 88 33.78 23.10 89 28.23 26.67 90 24.96 26.84 91 25.48 25.37 92 26.00 23.90 93 28.33 23.77 94 22.84 26.87 95 21.00 26.80 96 20.13 25.24 97 19.27 23.68 98 22.48 23.89 99 17.65 26.41 100 14.38 25.70 101 15.19 24.43 102 16.00 23.16 103 17.59 23.46 104 12.56 25.19 105 11.00 24.70 106 11.00 23.10 107 11.00 21.50 108 13.16 22.35 109 8.52 23.65 110 6.00 22.00 111 7.48 21.17 112 8.95 20.35 113 9.96 20.95 114 5.00 21.10 115 4.00 20.00 116 4.50 18.20 117 5.00 16.40 118 6.64 18.51 119 2.30 17.51 120 1.00 14.50 121 2.62 14.65 122 4.24 14.80 123 4.59 15.60 124 0.61 13.03 125 0.30 11.46 126 1.66 10.52 127 3.02 9.58 128 3.44 12.36 129 0.01 8.43 130 0.28 5.62 131 1.64 6.66 132 3.00 7.70 133 2.98 8.58 134 0.98 3.95 135 2.00 2.52 136 3.50 3.16 137 5.00 3.80 138 3.54 5.47 139 3.92 0.99 140 6.00 0.19 141 6.00 1.69 142 6.00 3.20 143 5.45 3.50 144 7.70 0.00 145 9.34 0.20 146 10.17 2.10 147 11.00 4.00 148 8.36 3.01 149 12.49 1.59 150 16.00 3.40 151 14.85 4.50 152 13.71 5.59 153 12.32 4.80 154 17.65 4.22 155 19.40 5.08 156 20.20 7.04 157 21.00 9.00 158 17.57 7.55 159 22.72 6.49 160 26.00 7.60 161 24.85 8.82 162 23.70 10.04 163 22.26 9.50 164 27.29 8.00 165 28.64 8.37 166 29.82 10.18 167 31.00 11.99 168 27.22 11.13 169 32.32 9.21 170 36.00 9.80 171 34.71 11.12 172 33.43 12.43 173 32.18 12.22 174 37.42 9.94 175 39.00 10.03 176 40.00 11.62 177 41.00 13.20 178 37.36 12.95 179 42.46 10.13 180 46.00 10.10 181 45.01 11.67 182 44.01 13.24 183 42.32 13.23 184 47.26 10.07 185 48.57 10.03 186 49.78 11.46 187 51.00 12.90 188 47.46 13.14 189 52.37 9.79 190 56.00 9.40 191 54.91 11.04 192 53.82 12.67 193 52.34 12.80 194 57.36 9.22 195 58.84 9.01 196 59.92 10.29 197 61.00 11.57 198 57.38 12.23 199 62.29 8.47 200 66.00 7.80 201 65.18 9.30 202 64.37 10.81 203 62.79 11.18 204 67.02 7.60 205 68.16 7.35 206 68.94 8.34 207 69.71 9.32 208 67.31 10.03 209 70.73 6.76 210 73.11 6.17 211 72.66 7.36 212 72.20 8.56 213 70.98 8.94 214 74.54 5.79 215 76.00 5.40 216 76.78 6.09 217 77.55 6.79 218 74.96 7.67 219 78.42 4.73 220 81.00 4.00 221 80.39 5.01 222 79.77 6.01 223 78.73 6.38 224 81.80 3.76 225 82.67 3.50 226 83.23 4.06 227 83.80 4.61 228 82.06 5.22 229 84.31 3.01 230 86.00 2.50 231 85.69 3.28 232 85.38 4.06 233 84.65 4.32 234 86.57 2.33 235 87.13 2.15 236 87.73 2.60 237 88.33 3.04 238 86.83 3.56 239 88.88 1.62 240 91.00 0.96 241 90.52 1.70 242 90.04 2.44 243 89.15 2.75 244 92.63 0.46 245 94.00 0.05 246 95.00 0.00 247 95.76 0.45 248 93.10 1.38 **Зона *** Номера граничных точек 1 1 2 3 4 5 6 7 8 1 2 3 9 10 11 12 13 5 4 1 3 10 14 15 16 17 18 12 11 1 4 15 19 20 21 22 23 17 16 1 5 20 24 25 26 27 28 22 21 1 6 25 29 30 31 32 33 27 26 1 7 30 34 35 36 37 38 32 31 1 8 35 39 40 41 42 43 37 36 1 9 40 44 45 46 47 48 42 41 1 10 45 49 50 51 52 53 47 46 1 11 50 54 55 56 57 58 52 51 1 12 55 59 60 61 62 63 57 56 1 13 60 64 65 66 67 68 62 61 1 14 65 69 70 71 72 73 67 66 1 15 70 74 75 76 77 78 72 71 1 16 75 79 80 81 82 83 77 76 1 17 80 84 85 86 87 88 82 81 1 18 85 89 90 91 92 93 87 86 1 19 90 94 95 96 97 98 92 91 1 20 95 99 100 101 102 103 97 96 1 21 100 104 105 106 107 108 102 101 1 22 105 109 110 111 112 113 107 106 1 23 110 114 115 116 117 118 112 111 1 24 115 119 120 121 122 123 117 116 1 25 120 124 125 126 127 128 122 121 1 26 125 129 130 131 132 133 127 126 1 27 130 134 135 136 137 138 132 131 1 28 135 139 140 141 142 143 137 136 1 29 140 144 145 146 147 148 142 141 1 30 145 149 150 151 152 153 147 146 1 31 150 154 155 156 157 158 152 151 1 32 155 159 160 161 162 163 157 156 1 33 160 164 165 166 167 168 162 161 1 34 165 169 170 171 172 173 167 166 1 35 170 174 175 176 177 178 172 171 1 36 175 179 180 181 182 183 177 176 1 37 180 184 185 186 187 188 182 181 1 38 185 189 190 191 192 193 187 186 1 39 190 194 195 196 197 198 192 191 1 40 195 199 200 201 202 203 197 196 1 41 200 204 205 206 207 208 202 201 1 42 205 209 210 211 212 213 207 206 1 43 210 214 215 216 217 218 212 211 1 44 215 219 220 221 222 223 217 216 1 45 220 224 225 226 227 228 222 221 1 46 225 229 230 231 232 233 227 226 1 47 230 234 235 236 237 238 232 231 1 48 235 239 240 241 242 243 237 236 1 49 240 244 245 246 247 248 242 241 1 =============================================================ВСЕ Одна из вершин четырехугольного макроэлемента принимается за начальную. Затем против часовой стрелки перечисляются номера всех восьми узлов макроэлемента. При этом автоматически формируется понятие «стороны» макроэлемента: первые три узла (номера 1, 2, 3) образуют первую сторону; третий, четвертый и пятый узлы (номера 3, 4, 5) - вторую сторону; пятый, шестой и седьмой узлы (номера 5, 6, 7) будут расположены на третьей стороне, а четвертая сторона будет описываться номерами седьмого, восьмого и первого узлов (номера 7, 8, 1). Номера «сторон» макроэлементов в дальнейшем будут использоваться при задании граничных условий теплообмена.  Рисунок 6 - Эскиз дефлекторной сопловой лопатки с соответствующей эквивалентной гидравлической схемой. Во втором файле ColAlfa.* содержатся данные с описанием граничных условий теплообмена со стороны газа. Этот файл создается программой «ALFA» автоматически параллельно с его выходным файлом и имеет такой же вид, как и файл AlfaRes.* RaschetTERM Исх данные: воздух. ; туpб= 6.0 ; лоб(т)= .554 ; дл обв = 215.5 мм пpогиб сp лин = 17.7 мм; Rвх= 7.3 мм; хорда= 95.8 мм Паpаметpы входа: Рполн = 13.17 баp; Тполн = 950.0 град C; угол= 90.00 гp выхода: лямбда= .600 ; угол= 21.59 гp X Lambda Pст Alfa Tgas,C X Lambda Pст Alfa Tgas,C ------------------------------------------------------------------------------ 1 .0000 .6282 10.38 2625.0 950.0 51 .5631 .1541 12.99 3145.4 950.0 2 .0113 .6265 10.39 2632.2 950.0 52 .5722 .2172 12.81 3031.2 950.0 3 .0226 .6249 10.41 2639.7 950.0 53 .5813 .2483 12.70 2844.8 950.0 4 .0339 .6232 10.42 2647.4 950.0 54 .5904 .2387 12.74 2604.3 950.0 5 .0452 .6217 10.43 2655.8 950.0 55 .5995 .2306 12.77 2327.8 950.0 6 .0565 .6190 10.45 2661.3 950.0 56 .6086 .2216 12.80 2033.1 950.0 7 .0678 .6153 10.48 2664.1 950.0 57 .6177 .2149 12.82 1949.5 950.0 8 .0791 .6208 10.44 2692.9 950.0 58 .6268 .2101 12.83 1865.9 950.0 9 .0904 .6236 10.42 2715.1 950.0 59 .6359 .2075 12.84 1799.1 950.0 10 .1018 .6229 10.42 2727.7 950.0 60 .6450 .2063 12.85 1751.1 950.0 11 .1131 .6253 10.40 2749.3 950.0 61 .6541 .2068 12.84 1721.8 950.0 12 .1244 .6299 10.37 2778.0 950.0 62 .6632 .2106 12.83 1722.1 950.0 13 .1357 .6384 10.30 2818.1 950.0 63 .6723 .2140 12.82 1719.8 950.0 14 .1470 .6459 10.23 2855.8 950.0 64 .6814 .2181 12.81 1724.0 950.0 15 .1583 .6469 10.23 2876.9 950.0 65 .6905 .2218 12.80 1726.8 950.0 16 .1696 .6482 10.22 2899.4 950.0 66 .6996 .2236 12.79 1716.6 950.0 17 .1809 .6455 10.24 2911.9 950.0 67 .7087 .2270 12.78 1718.6 950.0 18 .1922 .6471 10.22 2936.9 950.0 68 .7178 .2334 12.76 1742.5 950.0 19 .2035 .6551 10.16 2980.7 950.0 69 .7269 .2412 12.73 1776.6 950.0 20 .2148 .6590 10.12 3014.4 950.0 70 .7360 .2505 12.69 1819.6 950.0 21 .2261 .6623 10.10 3047.6 950.0 71 .7451 .2634 12.64 1886.0 950.0 22 .2374 .6622 10.10 3073.1 950.0 72 .7542 .2737 12.60 1932.5 950.0 23 .2487 .6571 10.14 3085.8 950.0 73 .7633 .2821 12.57 1965.7 950.0 24 .2600 .6585 10.13 3117.7 950.0 74 .7724 .2913 12.53 2002.9 950.0 25 .2713 .6615 10.10 3156.4 950.0 75 .7816 .3022 12.48 2050.0 950.0 26 .2827 .6660 10.07 3201.0 950.0 76 .7907 .3125 12.43 2092.2 950.0 27 .2940 .6728 10.01 3254.6 950.0 77 .7998 .3256 12.37 2149.6 950.0 28 .3053 .6725 10.01 3290.6 950.0 78 .8089 .3398 12.30 2211.2 950.0 29 .3166 .6693 10.04 3133.1 950.0 79 .8180 .3542 12.23 2272.0 950.0 30 .3279 .6670 10.06 2975.5 950.0 80 .8271 .3667 12.17 2319.7 950.0 31 .3392 .6638 10.08 2818.0 950.0 81 .8362 .3787 12.10 2362.8 950.0 32 .3505 .6641 10.08 2660.4 950.0 82 .8453 .3924 12.02 2413.7 950.0 33 .3618 .6646 10.08 2502.9 950.0 83 .8544 .4040 11.96 2451.6 950.0 34 .3731 .6605 10.11 2345.3 950.0 84 .8635 .4201 11.86 2511.1 950.0 35 .3844 .6563 10.15 2187.8 950.0 85 .8726 .4368 11.76 2570.5 950.0 36 .3957 .6432 10.26 2030.2 950.0 86 .8817 .4538 11.65 2628.9 950.0 37 .4070 .6462 10.23 1872.7 950.0 87 .8908 .4677 11.56 2670.0 950.0 38 .4183 .6416 10.27 1984.2 950.0 88 .8999 .4809 11.48 2705.9 950.0 39 .4296 .6408 10.28 2127.8 950.0 89 .9090 .4954 11.38 2746.1 950.0 40 .4409 .6216 10.43 2264.3 950.0 90 .9181 .5115 11.27 2790.7 950.0 41 .4522 .5799 10.76 2373.1 950.0 91 .9272 .5255 11.17 2825.0 950.0 42 .4636 .5148 11.24 2470.7 950.0 92 .9363 .5399 11.06 2858.9 950.0 43 .4749 .4474 11.70 2555.6 950.0 93 .9454 .5559 10.95 2896.5 950.0 44 .4862 .3862 12.06 2628.6 950.0 94 .9545 .5715 10.83 2930.8 950.0 45 .4975 .3393 12.31 2690.6 950.0 95 .9636 .5877 10.70 2964.9 950.0 46 .5088 .3039 12.47 2742.4 950.0 96 .9727 .6039 10.57 2996.8 950.0 47 .5201 .2571 12.67 2895.2 950.0 97 .9818 .6201 10.44 3026.4 950.0 48 .5314 .1721 12.94 3030.6 950.0 98 .9909 .6364 10.31 3053.7 950.0 49 .5427 .0703 13.13 3131.3 950.0 99 1.0000 .6526 10.18 3078.8 950.0 50 .5449 .0369 13.16 3145.4 950.0 100 1.0091 .6688 10.04 3101.7 950.0 ------------------------------------------------------------------------------ Третий файл ColAG.* служит для записи граничных условий теплообмена со стороны охладителя. Здесь же представлена дополнительная информация по теплообмену с газом. Raschetterma 49 - число сторон, граничащих с воздухом --- Зона-сторона-Alfa1-Tв.1 град-Alfa2-Tв.2,град С 1 3 1097.4 520.7 1097.4 520.7 2 3 1097.4 520.7 1097.4 520.7 3 3 1097.4 520.7 1097.4 520.7 4 3 1097.4 520.7 1097.4 520.7 5 3 1097.4 520.7 1097.4 520.7 6 3 1097.4 520.7 1097.4 520.7 7 3 1097.4 520.7 1097.4 520.7 8 3 879.0 505.3 879.0 505.3 9 3 879.0 505.3 879.0 505.3 10 3 879.0 505.3 879.0 505.3 11 3 879.0 505.3 879.0 505.3 12 3 879.0 505.3 879.0 505.3 13 3 1082.7 497.5 1082.7 497.5 14 3 1082.7 497.5 1082.7 497.5 15 3 1177.6 474.4 1177.6 474.4 16 3 1177.6 474.4 1177.6 474.4 17 3 1177.6 474.4 1177.6 474.4 18 3 1177.6 474.4 1177.6 474.4 19 3 1165.4 428.9 1165.4 428.9 20 3 1165.4 428.9 1165.4 428.9 21 3 1165.4 428.9 1165.4 428.9 22 3 1165.4 428.9 1165.4 428.9 23 3 1165.4 428.9 1165.4 428.9 24 3 6584.4 400.3 6584.4 400.3 25 3 6584.4 400.3 6584.4 400.3 26 3 6584.4 400.3 6584.4 400.3 27 3 6584.4 400.3 6584.4 400.3 28 3 6584.4 400.3 6584.4 400.3 29 3 6584.4 400.3 6584.4 400.3 30 3 6584.4 400.3 6584.4 400.3 31 3 1585.9 425.8 1585.9 425.8 32 3 1585.9 425.8 1585.9 425.8 33 3 1585.9 425.8 1585.9 425.8 34 3 1362.0 466.6 1362.0 466.6 35 3 1362.0 466.6 1362.0 466.6 36 3 1362.0 466.6 1362.0 466.6 37 3 1232.4 488.1 1232.4 488.1 38 3 1232.4 488.1 1232.4 488.1 39 3 1232.4 488.1 1232.4 488.1 40 3 879.0 505.3 879.0 505.3 41 3 879.0 505.3 879.0 505.3 42 3 879.0 505.3 879.0 505.3 43 3 879.0 505.3 879.0 505.3 44 3 1097.4 520.7 1097.4 520.7 45 3 1097.4 520.7 1097.4 520.7 46 3 1097.4 520.7 1097.4 520.7 47 3 1097.4 520.7 1097.4 520.7 48 3 1097.4 520.7 1097.4 520.7 49 3 1097.4 520.7 1097.4 520.7 51 - число сторон с газом --- Ниже: соединение зон с газом - Зона-сторона 1 4 1 1 2 1 3 1 4 1 5 1 6 1 7 1 8 1 9 1 10 1 11 1 12 1 13 1 14 1 15 1 16 1 17 1 18 1 19 1 20 1 21 1 22 1 23 1 24 1 25 1 26 1 27 1 28 1 29 1 30 1 31 1 32 1 33 1 34 1 35 1 36 1 37 1 38 1 39 1 40 1 41 1 42 1 43 1 44 1 45 1 46 1 47 1 48 1 49 1 49 2 -------------------------------------end Задание граничных условий теплообмена со стороны охладителя осуществляется путем перечисления номеров макроэлементов (зон), «сторон», контактирующих с охладителем, и соответствующих значений средних коэффициентов теплоотдачи (Alfa) и температур охладителя (Тв) для каждой половины стороны макроэлемента. Последнее обстоятельство представляет собой резервную возможность повысить степень подробности задания граничных условий. На практике в подавляющем большинстве случаев на обеих половинах сторон макроэлементов задают одинаковые значения средних коэффициентов теплоотдачи и температур охладителя. Наконец, в четвертом файле ColMomCp.* записываются изгибающие моменты Мх и Мy, действующие в рассматриваемом сечении со стороны потока газа, величина центробежной силы, максимально допускаемая температура для материала лопатки, минимальный коэффициент запаса по длительной прочности, необходимый для оценки прочности, и температура охлаждающего воздуха на входе в систему охлаждения, используемая при расчете глубины охлаждения лопатки.
Результаты работы программы «TERM» представляются в основном в графической форме по причине того, что корректный неавтоматизированный анализ числовых массивов, получаемых в процессе конечно-элементных расчетов не только затруднителен, но и невозможен. Для оперативного контроля правильности задания геометрии сечения рассчитываемой лопатки и сторон макроэлементов, граничащих с газом и охладителем, а также для визуализации процесса генерации конечных элементов, на монитор выводятся расчетные схемы (рисунок 7-8). Результаты расчета температурного поля изображаются в виде распределения температуры на внешней поверхности лопатки области сечения, в которой температура превышает максимально допускаемую и температурного поля в виде областей сечения лопатки, в которых температура находится в некоторых числовых интервалах (рисунок 9-10). Результаты расчета и анализа напряженного состояния лопатки также выводятся в графической форме (рисунок 11-13). Наряду с графическими файлами программой «TERM» создается и текстовый файл с именем TermRes.*, где для каждого узла, граничащего с газом и охладителем, приводятся координаты, значения температуры и напряжений. В отдельную таблицу сведены узлы, в которых температура превышает заданную максимально допускаемую величину. То же самое сделано и для узлов, где коэффициент запаса по длительной прочности меньше минимально допускаемого.  Рисунок 7 - Визуальный контроль описания геометрии сечения лопатки и задания граничных условий теплообмена.  Рисунок 8 - Генерация КЭ в сечении лопатки.  Рисунок 9- График распределения температуры вдоль наружного обвода профиля. На основе полученного в ходе расчета в программе TERM графика распределения температуры вдоль наружного обвода профиля (см. рисунок 9) можно заключить, что профиль лопатки не удовлетворяет требуемым условиям надежности. На выходной кромке спинки профиля, в районе макроэлементов 7 - 9, наблюдается превышение максимально допустимой температуры (Tmax = 850 oC). На рисунке 10 представлена конкретная часть спинки профиля лопатки, где превышается температура. Уже на данном этапе справедливо признать данный профиль не работоспособным. Для полноты работы с программой TERM расчет будет доведен до конца с представлением соответствующих рисунков.  Рисунок 10 - Области сечения лопатки, удовлетворяющие заданной температуре.  Рисунок 11 - Распределение температуры в сечении лопатки.  Рисунок 12 - Область сечения лопатки, удовлетворяющей коэффициенту длительной прочности.  Рисунок 13 - Распределение суммарных напряжений в сечении лопатки. Так как после анализа графика распределения температуры вдоль наружного обвода профиля (см. рисунок 10) профиль лопатки был признан не работоспособным, необходимо обеспечить более эффективное охлаждение. Для этого будет увеличен диаметр входного отверстия в дефлектор (  . |