Русская версия English version

Применение аддитивных лазерных технологий при проектировании охлаждаемых лопаток газовых турбин

А.Н. Рогалев, М.И. Шевченко

Вестник ИГЭУ, 2016 г. выпуск 3, сс. 34—39

Скачать PDF

Аннотация на русском языке: 

Состояние вопроса: Проектирование охлаждаемых лопаток современных газотурбинных установок является сложным и длительным процессом ввиду необходимости учета большого количества факторов, определяющих возможность применения тех или иных конструктивных решений. Сложность тепловых и гидравлических процессов зачастую не позволяет получить окончательную конструкцию внутренней полости лопатки только с применением расчетных методов и требует экспериментальной проверки адекватности использованных моделей и уточнения конструктивных решений на основании проведения экспериментальных исследований опытных образцов, изготовление которых осуществляется методом литья по выплавляемым моделям. Корректировка геометрических характеристик приводит к необходимости внесения изменений в конструкторскую и технологическую документацию, доработки или изготовления новой пресс-формы для изготовления керамических стержней, формирующих внутреннюю полость лопатки при литье. Это требует существенных дополнительных затрат и увеличения времени создания охлаждаемых лопаток. В связи с этим актуальна разработка новой методики проектирования охлаждаемых лопаток с опережающей верификацией тепловых и гидравлических процессов.

Материалы и методы: Результаты получены путем физического моделирования тепловых и гидравлических процессов на модели охлаждаемой лопатки газовой турбины.

Результаты: Предложена усовершенствованная методика проектирования охлаждаемых лопаток газовых турбин, основанная на опережающей верификации тепловых и гидравлических моделей лопаток.

Выводы: Применение аддитивных лазерных технологий позволяет изготавливать модели каналов охлаждения и лопатку в целом с требуемой точностью, что дает возможность проводить экспериментальные исследования до выпуска рабочей документации и получать в процессе проектирования окончательный вариант охлаждаемой лопатки.

Ключевые слова: газовая турбина, охлаждаемая лопатка, аддитивные лазерные технологии, тепловые испытания, гидравлические испытания, физическое моделирование, опережающая верификация.

Список литературы на русском языке: 

1. Тепловая защита лопаток турбин / Б.М. Галицейский, В.Д. Совершенный, В.Ф. Формалев, М.С. Черный; под ред. Б.М. Галицейского. – М.: Изд-во МАИ, 1996. – 356 с.

2. Метод автоматизированного проектирования системы охлаждения лопаток газовых турбин / Н.М. Галкин, Б.М. Галицейский, М.С. Черный, И.В. Шевченко // Тяжелое машиностроение. – 1990. – № 10. – С. 2–4.

3. Экспериментально-расчетные исследования охлаждаемых лопаток ГТЭ-65 / Л.А. Хоменок, М.С. Золотогоров, А.Г. Николаев и др. // Теплоэнергетика. – 2008. – № 1. – С. 42–45.

4.Тепловые и гидравлические характеристики охлаждаемых лопаток газовых турбин / С.З. Копелев, М.Н. Галкин, А.А. Харин, И.В. Шевченко. – М.: Машиностроение, 1993. – 176 с.

5. Laser additive manufacturing of turbine components, precisely and repeatable / A. Techel, F. Brückner, S. Nowotny, R. Wappler, S. Scharek, F. Kubisch, S. Bonß, E. Beyer // Lasters Today. – 2011. – 20 мая [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www.laserstoday.com/2011/05/laser-additive-manufacturing-of-turbine-components-precisely-and-repeatable.

6.Hoque M.E. Rapid prototyping technology – principles and functional requirements / Proceedings of Intech conference. – Rijeca, Croatia, 2011.

7. Faster design of gas turbine parts using rapid prototype models for verification of coolant flow characteristics / A. Sedlov, A. Bauer, A. Mozharov, M.Gritsh, V. Kostege // Proceedings of Turbine technical conference and Exposition. – San Antonio, USA, 2013.

8. Шевченко И.В., Логвиненко Н.В. Метод тепловизионного контроля тепловых характеристик охлаждаемых лопаток газовых турбин // Технология машиностроения. – 2007. – № 9. – С. 47–49.

Ключевые слова на русском языке: 
газовая турбина, охлаждаемая лопатка, аддитивные лазерные технологии, тепловые испытания, гидравлические испытания, физическое моделирование, опережающая верификация
Ключевые слова на английском языке: 
gas turbine, cooled blade, additive laser technologies, thermal testing, hydraulic testing, physical modeling, predictive verification
Индекс DOI: 
10.17588/2072-2672.2016.3.034-039
Количество скачиваний: 
31