турбины. англ. Взаимодействие частиц с лопастями. Вероятность в газотурбинных двигателях
 Скачать 0.89 Mb.
|
|
Изменение коэффициента аэродинамического сопротивления с числом Рейнольдса частиц для трех различных частиц сферичностей 2,3 Влияние минералогии. Число Стокса часто используется для масштабирования граничных условий в компонентных и субкомпонентных стендовых испытаниях газовой турбины, таких как Ref. [7]. В данной работе авторы использовали следующие методы: исходное число Стокса (экв. (1) исключающий ψ) настройка граничных условий частиц для моделирования полномасштабных условий. Было установлено, что скорость осаждения наиболее адекватно моделируется путем сопоставления скорость подачи и частицы и температура. Однако в том же исследовании был также освещен вопрос об инерционных эффектах. Отсутствие не-Стоксовой коррекции сопротивления пренебрегает влиянием давления, которое неявно выражается в том, что плотность жидкости в эквалайзере. (4). Если давление не будет соответствовать в испытании снаряжения, то плотность газа внутри будет более низка чем в реальном двигателе, для того чтобы понизить сопротивление и уменьшенную тенденцию следовать направлению потока. Результатом является более высокая скорость осаждения несмотря на то, что он был на числе Стокса. Число Рейнольдса частицы пропорционально к плотности жидкости, частицы диаметр, и относительная скорость и обратно пропорциональный к жидкости вязкость. Вязкость и плотность жидкости. Дополнительно зависит от температуры жидкости. Скорость и температурное поле в газотурбинном двигателе могут значительно варьироваться во всех направлениях в то время, как размер частиц зерна на входе в двигатель можно ожидать до 100мкм. Время отклика частицы, которое диктует вероятность взаимодействия, дополнительно внутри воздействия плотностью частицы и формой частицы. Эти свойства частиц также могут широко варьироваться, например, в разных географических точках из - за лежащей в их основе геологии и локализованных исторических изменений в ветровых или водных процессах. Минералогия также может изменяться по мере прохождения частиц через двигатель из-за фазовых изменений, химических реакций или ударопрочного разрыва пласта, как показал Smialek et al. [9]. В данной работе установлено, что химический состав отложений в охлаждающих отверстиях и на поверхностях лопаток отличается от состава сырой дюнной пыли. Очевидно, пылевая минералогия, по которой число Стокса и Рейнольдса находятся зависимости и влияет, когда загрязняющие частицы распределены по всему двигателю. 2.4. Коэффициент накопления. Дозный подход полезен для расчета поглощенной массы во время пылевого воздействия в приближении первого порядка и соотнесения этого с потенциальным риском для безопасности. Массовый тариф низложения дальше к направляющей решетке сопла турбины можно оценить просто  где с является ли концентрация твердых частиц выраженной в виде объема на единицу массы, W1 является воздушная масса расход потока через двигатель ядро и ζ NGV это то, что называется фактором накопления. Чтобы завершить оценку накопленной массы, Кларксон и Симпсон [ 2 ] включили термин для учета осыпания массы через аэродинамическое воздействие или эрозии осажденного материала. Однако этот подход в настоящее время не содержит достаточной информации для разграничения степени серьезности угрозы между типом EP и двигателем. Предполагается, что коэффициент накопления и скорость осыпания являются постоянными для данного типа загрязняющего вещества, конструкции двигателя и рабочей точки двигателя; это предположение было использовано для обратного расчета доз исторических событий для проверки областей ухудшения запаса безопасности для подхода к дозе. Встречаться, эти параметры были основаны на эмпирических данных, и усилия на уровне буровой установки продолжаются для параметров для включения больше физики. ассоциируйте адгезию и способность к осыпанию с долей кристаллического и кварцевого материала в пыли. Они демонстрируют для ряда типов золы; наблюдается увеличение скорости накопления за счет поверхностного смачивающего воздействия с увеличением содержания стекла. Такое поведение легче прогнозировать для аморфной золы с предсказуемым изменением вязкости расплава по сравнению температура. Однако, минеральный пыли экспонат более сложные изменения вязкости расплава при нагревании; следовательно, их поведение при осаждении более различно фиктивно предсказывать. Неопределенность в факторе накопления является отражается в широком диапазоне значений, которые приводятся в литературе, некоторые из которых суммируются в таблице 1 [11 –15 ]. Диапазоны охватывают все данные пунктов опубликованы авторами статьи. Вариабельность возникает из-за многих зависимостей: испытания при различной температуре газа, температуре подложки, шероховатости подложки, концентрации, типа пыли и числа Стокса приводят к изменению скорости осаждения. В настоящее время не существует вероятностной модели для корреляции коэффициента накопления с этими свойствами; необходимы дополнительные экспериментальные исследования для понимания первичных и вторичных факторов. Использование моделей пониженного порядка в этой работе может помочь выявить другие первичные факторы, более тесно связанные с частицей минералогия как кристаллографическая структура или плавя поведение. В настоящей работе вероятность накопления частиц рассматривается как произведение двух вероятностных процессов: взаимодействия и удержания; если вероятность взаимодействия можно свести к функции по одному или двум параметрам, то факторы, влияющие на вероятность прилипания частицы к поверхности, могут быть более легко исследованы. 3Теория 3.1Захват КПД. Рассмотрим NGV в поперечном потоке, нагруженном каплями жидкости, и предположим, что любая капля, которая воздействует на поверхность, считается захваченной. Как то: линии тока жидкости проходят вокруг NGV, вероятность того, что капля будет захвачена, будет зависеть от следующего:(1) обобщенное число Стокса, которое определяет частицу свободного потока свойства;(2) начальное исходное положение относительно цилиндра по ординате перпендикулярно к фристриму. Число Стокса объясняет инерционность системы система жидкость-частицы. Но без знания начального положения две частицы с одинаковым числом Стокса могут иметь совершенно разные судьбы: одна может взаимодействовать, а другая-обходить цилиндр, как показано на фиг.3. Неопределенность, вводимая начальным положением , имеет отношение только к частицам с числом Стокса около единицы: частицы со СТК≫ 1 с начальной позицией в пределах проекции тень зоны плотно сожмет цилиндр, пока частицы с Stk≪ 1будем следить за тем текучие линии тока. Это дает начало кривой плотности вероятности для вероятности взаимодействия, которая зависит только от числа Стокса. Израиль и Роснер продемонстрировали эту связь для цилиндра в кресте поток жидких аэрозольных частиц, если Число Стокса принимает форму, приведенную в уравнении. (1) [6]. В их исследовании были выбраны пять различных чисел Рейнольдса свободного потока частиц в диапазоне обобщенных чисел Стокса для получения данных. Авторы: приспособленная кривая одно-параметра к данным на будущее используйте в качестве однопараметрического прогноза. В настоящей работе мы стремимся создать аналогичный сокращенный порядок кривая подходит для NGVs. Судьба частицы после удара не рассматривается; вместо этого основное внимание уделяется вероятности контакта частицы с НГВ. В отличие от жидких аэрозолей, судьбу пылевой частицы после удара о поверхность НГВ предсказать непросто; это является предметом продолжающейся работы. Поскольку встречающиеся в природе минералы проявляются в различных пропорциях при широком распределении размеров и формы, вполне вероятно, что состав пыли, взаимодействующей с НГВ, по сравнению с пылью, поступающей в этап будет другим. Так как механика удержания очень сильно зависит от физико-химических свойств частицы (например, предел текучести, Пуассона's отношение, модуль Юнга.  Инж.3 Отклонение траекторий частиц от обтекания жидкости для трех чисел Стокса с одним и тем же начальным положением впрыска и для одного и того же числа Стокса, впрыскиваемого в двух разных положениях впрыска Ссылка. [16]), это может позволить более точный прогноз общего масса, которая будет накапливаться на сопле направляющего аппарата. |