Modeling of the shape of the deflector of the shell blade of marine gas turbine engines with varying parameters of thermal protection

Abstract

Работа посвящена исследованию проблемы управления тепловым состоянием оболочечных лопаток судовых турбин, находящихся в условиях высокотемпературного нагружения. В работе рассматривались вопросы сочетания внешней тепловой защиты с помощью теплоизоляционного покрытия и внутреннего охлаждения. Математическая модель теплопереноса строилась на основании дифференциальных уравнений теплопроводности Фурье, условия теплоотдачи в каналах охлаждения. Проведена оценка влияния состава покрытия не изменение формы оболочки дефлектора с целью интенсификации охлаждения при неизменных параметрах скорости и температуры хладагента на входе в канал. Решение системы нелинейных уравнений теплопереноса проведено с помощью метода конечных разностей. Проведен численный эксперимент при реализации равномерного температурного поля на поверхности тела лопатки. Предложенная математическая модель позволяет рассчитать геометрию дефлекторов охлаждаемых лопаток судовых газовых турбин. Применение модели и результатов расчетов позволит рационализировать процесс охлаждения лопаток турбин, выбирая оптимальные сочетания внешней тепловой защиты и расхода хладагента. The work is devoted to the study of the problem of controlling the thermal state of the shell blades of marine turbines under high-temperature loading conditions. The paper deals with the combination of external thermal protection with the help of thermal insulation coating and internal cooling. The mathematical model of heat transfer was built on the basis of the Fourier differential equations of thermal conductivity, the conditions of heat transfer in cooling channels. The influence of the coating composition on the change in the shape of the deflector shell was evaluated in order to intensify cooling at constant parameters of the speed and temperature of the refrigerant at the inlet to the channel. The solution of the system of nonlinear heat transfer equations is carried out using the finite difference method. A numerical experiment is performed for the realization of a uniform temperature field on the surface of the blade body. The proposed mathematical model allows us to calculate the geometry of the deflectors of the cooled blades of marine gas turbines. The application of the model and the results of the calculations will allow to rationalize the cooling process of the turbine blades, choosing the optimal combination of external thermal protection and refrigerant consumption.