Моделирование критических режимов работы теплоэнергетического объекта с использованием пакета ANSYS
Методика газодинамического анализа кольцевой камеры сгорания с использованием инженерного пакета ANSYS. Применение газовой турбины в современной промышленности. Основные показатели работы камер сгорания. Анализ безопасности и экологичности проекта.
| Рубрика | Физика и энергетика |
| Вид | курсовая работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 30.09.2013 |
| Размер файла | 2,9 M |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Освещение производственных помещений характеризуется количественными и качественными показателями.
К количественным показателям относятся: лучистая энергия и лучистый поток, световой поток, сила света, яркость и освещенность.
К качественным показателям зрительных условий работы можно отнести: угол, контраст между объектом и фоном, видимость, показатель ослепленности, коэффициент пульсации освещенности и показатель дискомфорта.
При подборе источников света и размещении рабочих мест в помещении следует ограничивать прямую блесткость от источников освещения, при этом яркость светящихся поверхностей (окна, светильники и др.), находящихся в поле зрения, не должна быть более 200 Кд/м2.
Для освещения помещений с мониторами и ПЭВМ рекомендуется применять светильники серии ЛПО36 с зеркализованными решетками, укомплектованные высокочастотными пускорегулирующими аппаратами (ВЧ ПРА). Применение светильников без рассеивателей и экранирующих решеток не допускается.
Яркость светильников общего освещения в зоне углов излучения от 50° до 90° с вертикалью в продольной и поперечной плоскостях должна составлять не более 200 Кд/м2, защитный угол светильников должен быть не менее 40°. Светильники местного освещения должны иметь не просвечивающий отражатель с защитным углом не менее 40 градусов.
Коэффициент пульсации не должен превышать 5%, это можно обеспечить применением газоразрядных ламп в светильниках общего и местного освещения с высокочастотными пускорегулирующими аппаратами (ВЧ ПРА) для любых типов светильников. При отсутствии светильников с ВЧ ПРА лампы многоламповых светильников или рядом расположенные светильники общего освещения следует включать на разные фазы трехфазной сети.
Источники, виды и системы искусственного освещения
Для искусственного освещения производственных помещений обычно применяют газоразрядные лампы (люминесцентные низкого давления, дуговые ртутные, металлогалогенные и ксеноновые - высокого давления).
Газоразрядные лампы имеют высокую светоотдачу (до 100 лм/Вт) и большой срок службы. Серийно выпускаются люминесцентные лампы низкого давления, различающиеся спектральным составом света:
ЛД (дневного света);
ЛДЦ (дневного света с улучшенной цветопередачей);
ЛБ (белого света);
ЛТБ (теплого белого света);
ЛХБ (холодного белого света).
Расчет искусственного освещения с помощью коэффициента использования светового потока
Задача расчета состоит в определении типа, числа и мощности светильников, необходимых для получения заданной освещенности.
Для расчета лучше подходит определение освещенности с помощью коэффициента использования светового потока, так как в данном случае соблюдается два условия: равномерное освещение горизонтальных поверхностей и отсутствие крупных затеняющих предметов [1].
Основная формула для расчетов имеет вид:
, (4.1)
где E - нормируемая освещенность, лк, при классе и подклассе зрительной работы 4В (E=200 лк);
k3 - коэффициент запаса, для газоразрядных светильников (k3=1.5);
S - освещаемая площадь, м2 (S = 60 м2);
z - коэффициент неравномерности освещения (для люминесцентных ламп z=1.1);
n - число ламп в светильнике (n=2);
N - число светильников (N=6);
- коэффициент использования светового потока.
Находим индекс помещения:
, (4.2)
где A,B,h - соответственно длина, ширина, высота подвеса светильников над рабочей поверхностью.
В соответствии с формулой (4.2) получаем индекс помещения I = 1,5.
Коэффициент отражения потолка п принимаем 70 %.
Коэффициент отражения стен ст принимаем 60 %.
В соответствии с полученными значениями выбираем коэффициент использования светового потока (для светильников, снабженных люминесцентными лампами) =58 %.
Подставляя данные в формулу (4.1) получаем значение освещенности:
.
Исходя из полученного результата, можно сделать вывод, что в данном случае подходят люминесцентные лампы ЛБ 40.
Основные характеристики ламп следующие:
мощность 40 Вт;
световой поток 3000 лм;
световая отдача 75 лм/Вт.
Точное число светильников рассчитывается по формуле:
. (4.3)
Подставляя значение, полученное из расчета формулы (4.1) в формулу (4.3), находим точное число светильников:
.
Следовательно, для данного помещения достаточно 6 светильников ЛБ 40 (по 2 лампы в светильнике).
Схема расположения светильников приведена на рисунке 4.1.
Рисунок 4.1 - Схема расположения светильников
Светотехнические расчеты являются основополагающими при проектировании осветительных установок.
4.3 Оценка экологичности проекта
Выхлоп газовой турбины, когда энергоблок работает по схеме ПГУ, поступает в топку энергетического котла.
Основными контролируемыми параметрами выхлопа являются в частности концентрация оксида азота.
Расчет выбросов загрязняющих веществ при сжигании топлива производиться по формуле [11]:
, (4.4)
где B - расход топлива, (т/год);
- теплота сгорания натурального топлива, (МДж/кг);
- коэффициент, зависящий от мощности котлоагрегата;
- коэффициент, характеризующий изменение выброса загрязняющих веществ в результате введения автоматизированных средств.
Вышеперечисленные коэффициенты для природного газа: (МДж/кг), , .
Расход газа на котел в год .
Рассчитаем массу выбросов в соответствии с формулой (4.4):
Концентрация равна = 0.077 ().
Предельно допустимая концентрация равна 0.085 ().
Плата за выброс рассчитывается по следующей формуле:
, (4.5)
где - масса выброса в тоннах;
- норматив в рублях за тонну;
- коэффициент экологичности;
- коэффициент индексации.
Необходимые параметры имеют следующие значения: , , , .
Подставляя эти значения в формулу (4.5) получаем расходы за выброс загрязняющих веществ:
.
Исходя из полученных результатов, следует, что введение автоматизации приводит к снижению вредных выбросов и, соответственно, уменьшению платы за них.
4.4 Оценка чрезвычайных ситуаций
Рассматриваемый теплоэнергетический объект связан с высокой экологической опасностью, а в частности:
выброс вредных и химически активных веществ в окружающую среду в случае аварии;
взрывы и разрушение прилегающих к производственной территории объектов и строений;
в случае масштабной аварии возникает реальная опасность прекращения подачи тепла в теплосети, также перебои с подачей электроэнергии;
Проведение анализа и моделирования критических режимов работы объекта, рассматриваемых в проекте, существенно снижает вероятность происхождения вышеперечисленных аварий. Это связано с тем, что результаты моделирования могут быть учтены как на стадии проектирования газовой турбины, так и при эксплуатации и применении средств автоматизации, для более надежного контроля состояния объекта и своевременной реакции на аварийные ситуации.
Помещение газовой турбины находится в главном здании - цехе. Цех представляет собой железобетонное здание, которое можно условно разделить на три основные части:
первый энергоблок ПГУ-190/220;
турбинное отделение;
котельное отделение.
Первый энергоблок снабжен собственными системами пожаробезопасности и аварийных ситуаций. Отделение газовой турбины находится на нижней отметке.
Краткая характеристика пожарной безопасности этого здания приведена в таблице 6.
Таблица 6 - Оценка пожаробезопасности основного здания
|
Наименование объекта |
Категория здания |
Краткая характеристика здания |
Степень огнестойкости здания |
Сгораемые материалы |
Класс пожара |
|
|
Цех |
Г |
Железобетонное здание со стальным каркасом, крышей из листовой профилированной стали. Котлы, турбины, Электроустановки высокой мощности. Электрические кабели. |
I |
Мазут, Газ - пропан, Изоляционная лента |
Е |
Помещение газовой турбины оснащено системой автоматического газового пожаротушения, которая идет в комплекте поставки турбоагрегата. Рассмотрим краткие характеристики системы.
Углекислый газ является бесцветным, не имеющим запаха, электрически не проводящим, инертным газом, пригодным для тушения пожара. Для того чтобы гасить пожар посредством СО2, необходимо увеличить концентрацию по объёму до 34% и более. Требуемое количество СО2 передаётся на защищённый участок по системе трубопроводов. Специальные форсунки для СО2 распространяют СО2 (внутри трубопроводов имеет жидкую форму) по защищённому участку. Выпуск СО2 может создать опасность для персонала в виде кислородного голодания и пониженной видимости.
Системы пожаротушения на СО2 используются для защиты дорогостоящего оборудования, которое может быть повреждено системой пожаротушения на воде. Газ СО2 из системы противопожарной защиты выпускается внутри герметизированного корпуса с оборудованием с интенсивностью, создающей расчётную концентрацию (изначально 37%), чтобы обеспечить полное погашение огня.
Система пожаротушения на СО2, приводимая в действие от щита пожарной сигнализации, состоит из электромагнитного клапана, управляемой подачи газа (баллоны), трубопроводов и форсунок. Каждая система включается посредством датчиков пожарной сигнализации, размещённых двойной петлёй или крестовой зоной (две отдельных петли датчиков в защищённой области). Аварийный сигнал с каждой линии должен срабатывать до выпуска СО2. Таким образом, система может быть приведена в действие либо с помощью нажимной кнопки ручного пуска на входах корпуса, либо путём механического пуска на станции баллонов (резервуаров).
Автоматическое управление системы пожаротушения на СО2 действует следующим образом.
В случае если на защищённом участке срабатывает только одна линия аварийной сигнализации, происходит следующая цепь событий:
включение звукового аварийного сигнала (сирена с первичным предупреждающим звуковым сигналом), мигающие лампы внутри корпуса и панели с подсветкой на входах;
общая звуковая и индивидуальная визуальная аварийная сигнализация на щите пожарной сигнализации.
Если включается датчик на второй линии на защищённом участке или, если был задействован ручной пуск, происходят следующие дополнительные события:
включение звуковой предупреждающей сигнализации выпуска газа (вторичный звуковой сигнал или звук сирены);
включение общей звуковой и индивидуальной визуальной аварийной сигнализации на щите пожарной сигнализации.
Срабатывание временной задержки выпуска газа позволяет персоналу в течение приблизительно 30 секунд покинуть защищённый участок (помещение). При ручном пуске времени меньше, около 10 секунд.
Кнопки аварийного прерывания предусмотрены на каждом входе на участки, защищённые СО2. Данные кнопки остановят запуск системы только в том случае, если они нажаты до того, как сработал датчик на второй линии. Если процесс пожаротушения начат, его нельзя остановить. Только постоянное нажатие кнопки аварийного прерывания предотвратит приведение системы в действие.
Сервисный выключатель (блокировка) предусмотрен на станции СО2 для того, чтобы вручную выключить систему во время ввода в эксплуатацию или техобслуживания.
Выводы по разделу
Внедрение данного проекта призвано улучшить понимание процессов, происходящих в объекте, что обуславливает более надежный автоматический контроль за состоянием газовой турбины. Это в свою очередь призвано уменьшить влияние человеческого фактора на ход технологического процесса и вероятность аварии из-за ошибки персонала. Кроме того, применение разработанной методики при проектировании газовых турбин, призвано обеспечить низкую аварийность, улучшить безотказность работы и качество изготовления агрегата.
Особая важность проекта заключается в возможности улучшение экологичности установки, путем расчета оптимальных параметров потоков отработавших газов на основе построенной модели камеры сгорания.
Также необходимо строго соблюдать требования электрической и противопожарной безопасности.
5. кономическая эффективность проекта
5.1 Источники экономической эффективности
Технологии виртуального моделирования и анализа являются действенным средством повышения эффективности и надежности изготовляемых установок и изделий. В условиях недавно возникшей конкуренции на рынке промышленных газовых турбин как отечественного, так и зарубежного производства актуально повышение качества изготовления ГТУ и уменьшение вероятности ошибок на этапе проектирования.
Предложенный проект носит в большей степени исследовательский характер, что накладывает свои ограничения на экономическую обеспеченность работы. Для того, чтобы определить экономическую целесообразность приведен расчет затрат на проектирование и разработку модели, и дана абстрактная оценка эффекта при проектировании и эксплуатации газовых турбин.
Разработка модели камеры сгорания газовой турбины в инженерном пакете ANSYS позволяет сократить время на проектирование, разработку и доводку реального объекта моделирования, предсказать возможные места аварийных ситуации и поведение объекта на тех или иных режимах работы.
При получении результатов расчета предприятием изготовителем могут иметь место следующие эффекты: выбор наиболее оптимальных горелочных устройств при меньших количествах испытаний; выбор оптимальной геометрии и материалов стенок камеры сгорания без проведения сложных аналитических расчетов и множества испытаний для каждого образца.
Так же нужно учитывать экономию средств при доводке и эксплуатации объекта моделирования на предприятии заказчике.
5.2 Расчет единовременных затрат
В общем случае единовременные затраты предприятия изготовителя определяются как затраты на разработку и программирование задачи, и представлены в следующей формуле [7]:
, (5.1)
где Краз - затраты на разработку системы, руб.;
Кпрог - затраты на программирование, руб.
Перечень исходных данных предприятия разработчика для расчета единовременных затрат представлен в таблице 7.
Таблица 7 - Данные для расчета единовременных затрат предприятия разработчика
|
№ |
Показатель |
Значение |
|
|
1 |
Заработная плата разработчика, руб. |
15000 |
|
|
2 |
Коэффициент доплат к заработной плате, доли ед. |
0,2 |
|
|
3 |
Районный коэффициент, доли ед. |
0,15 |
|
|
4 |
Коэффициент отчисления в социальные фонды, доли ед. |
0,26 |
|
|
5 |
Время разработки системы, месяцы |
3 |
|
|
6 |
Время использования ЭВМ для разработки программы, час |
450 |
|
|
7 |
Коэффициент накладных расходов, доли ед. |
0,04 |
|
|
8 |
Годовой фонд работы ЭВМ, час |
1800 |
|
|
9 |
Годовой фонд оплаты труда персонала обслуживающего ЭВМ, р. |
72000 |
|
|
10 |
Норма амортизационных отчислений ЭВМ, доли ед. |
0,12 |
|
|
11 |
Норма амортизационных отчислений здания, доли ед. |
0,02 |
|
|
12 |
Площадь занимаемая ЭВМ, м2 |
6 |
|
|
13 |
Стоимость одного м2 здания, руб. |
5500 |
|
|
14 |
Стоимость ЭВМ, руб. |
35000 |
|
|
15 |
Коэффициент накладных расходов на экспл. ЭВМ, доли ед. |
0,04 |
|
|
16 |
Потребляемая мощность ЭВМ, Вт |
350 |
|
|
17 |
Стоимость кВт/часа, руб. |
0,92 |
|
|
18 |
Коэффициент затрат на ремонт ЭВМ (от стоимости), доли ед. |
0,05 |
|
|
19 |
Затраты на материалы для эксплуатации ЭВМ, руб. |
1140 |
|
|
20 |
Коэффициент затрат на содержание ЭВМ, доли ед. |
0,15 |
|
|
21 |
Ставка НДС, доли ед. |
0,18 |
|
|
22 |
Коэффициент перевода единиц времени |
168 |
|
|
23 |
Коэффициент интенсивного использования мощности ЭВМ |
0,75 |
Произведем расчет затрат на постановку задачи моделирования, представленные в следующем виде:
, (5.2)
где
Зо - месячный оклад разработчика, р.;
Траз - трудоемкость разработки проекта и проектной документации, чмес.;
Кд, Кр - соответственно коэффициенты доплат к заработной плате и районный, доли ед.;
Ксн - коэффициент отчислений на социальные нужды, доли ед.;
Кн. раз - коэффициент накладных расходов, доли ед.
Перечень элементов трудоемкости разработки представлен в таблице 8.
Таблица 8 - Трудоемкость отдельных видов работ
|
Стадии разработки |
Трудоемкость, чел. месяц |
|
|
1. Изучение патентов |
0.2 |
|
|
2. Изучение литературных источников |
0.5 |
|
|
3. Разработка технического задания |
0.3 |
|
|
4. Разработка эскизного проекта |
0.2 |
|
|
5. Разработка технического проекта |
0.3 |
|
|
6. Разработка рабочего проекта |
1 |
|
|
7. Внедрение проекта |
0.3 |
Рассчитаем Краз по формуле (5.2):
Далее произведем расчет затрат на программирование модели и её решение. Затраты на разработку программной модели и её решение можно рассчитать следующим образом:
, (5.3)
где Тпрог - время на создание программы, мес.;
Кн. прогр - коэффициент накладных расходов, доли ед.;
Cмч - стоимость машино-часа ЭВМ, р.;
Кч - коэффициент перевода единиц времени.
Стоимость машино-часа ЭВМ рассчитывается по формуле:
, (5.4)
где Sэкс - годовые эксплуатационные расходы, связанные с обслуживанием ЭВМ, р.;
Тпол - годовой фонд работы ЭВМ, час.
Эксплуатационные расходы рассчитываются по формуле:
Sэкс = 12ЗП (1 + Кд) (1 + Кр) (1 + Ксн) + А + Тр + Э + М + Нрэкс, (5.5)
где ЗП - месячная оплата труда всего обслуживающего персонала в сумме, р.;
А - амортизационные отчисления от стоимости ЭВМ и здания, р. /год;
Тр - затраты на ремонт, р/год;
Э - затраты на электроэнергию, р/год;
М - затраты на материалы, р.;
Нрэкс - накладные расходы, связанные с эксплуатацией ЭВМ, р/год.
Затраты на амортизацию вычисляются по формуле:
А = КэвмНэвм + СздSздНзд, (5.6)
где Кэвм - балансовая стоимость ЭВМ, р.;
Нэвм - норма амортизационных отчислений от стоимости ЭВМ, доли ед.;
Сзд - стоимость 1 м2 здания, р/м2;
Sзд - площадь, занимаемая ЭВМ, м2;
Нзд - норма амортизационных отчислений от стоимости здания, доли ед.
Затраты на ремонт вычислим по формуле:
Тр = Кэвм Ктрэвм, (5.7)
где
Ктрэвм - коэффициент, учитывающий затраты на ремонт ЭВМ.
Затраты на электроэнергию, потребляемую ЭВМ за год эксплуатации определяем по формуле:
Э = ЦТполNКм, (5.8)
где Ц - цена за один кВтч электроэнергии, р.; N - потребляемая мощность, кВт; Км - коэффициент интенсивного использования мощности вычислительной техники.
В годовые эксплуатационные затраты по обслуживанию ЭВМ входят также накладные расходы, которые рассчитываются по формуле:
Нрэкс = 12Зо (1 + Кд) (1 + Кр) Кнэкс, (5.9)
где Кнэкс - коэффициент накладных расходов, связанных с эксплуатацией ЭВМ.
Затраты на материалы определяем по формуле:
, (5.10)
где i - вид материала; Цi - цена i-того материала, р.; Мi - количество i-го материала.
Расчет может быть представлен в виде таблице 9.
Таблица 9 - Перечень и стоимость материалов используемых ЭВМ
|
Наименование материала |
Количество в год |
Цена за ед., р. |
Стоимость, р. |
|
|
Гибкие магнитные диски, штук |
6 |
15 |
90 |
|
|
Тонер |
2 |
150 |
300 |
|
|
Бумага, пачек. |
4 |
150 |
600 |
|
|
Салфетки обтирочные |
10 |
15 |
150 |
|
|
Итого |
1140 |
Подставив данные из таблицы 7 в (5.6) получаем затраты на амортизацию (А):
А = 350000,12 + 550060,02 = 4860 (руб).
Подставив данные из таблицы 7 в (5.7) получаем затраты на ремонт:
Тр = 350000,05 = 1750 (руб).
Подставив данные из таблицы 7 в (5.8) получаем затраты на электроэнергию:
Э = 0,9218000,3500,75 = 434,7 (руб).
Подставив данные из таблицы 7 в (5.9) получаем накладные расходы:
Нрэкс = 1215000 (1 + 0,2) (1 + 0,15) 0,04 = 9936 (руб).
Расчет затрат на материалы представлен в виде таблицы 9: М = 1140 (руб). Подставив результаты расчетов (5.6), (5.7), (5.8), (5.9), (5.10) в (5.5) получим эксплуатационные расходы Sэкс:
Sэкс = 72000 (1 + 0,2) (1 + 0,15) (1 + 0,26) + 4860 + 1750 + 434,7 + 1140
+ 9936 = 134518,30 (руб).
Подставив данные из таблицы 7 и результат вычислений (5.5) в формулу (5.4) получим стоимость одного машино-часа (Смч):
Смч = 134518,30/1800 = 74,73 (руб).
Исходя из полученных результатов для (5.4) и исходных данных таблицы 7 находим капитальные затраты на разработку программной модели и её решение (Кпрог):
Кпрог = 150001,3 (1 + 0,2) (1 + 0,15) (1 + 0,26) (1 + 0,04) +
+ 74,73 1,3168 = 45706,75 (руб).
В итоге единовременные затраты составляют:
К = Краз + Кпрог = 40687,92 + 45706,75 = 86394,67 (руб).
5.3 Оценка экономической целесообразности и выводы по разделу
Проектирование какого либо промышленного агрегата связано, прежде всего, с аналитическими расчетами и испытаниями. Для камеры сгорания ГТУ основными значимыми параметрами, которые влияют на стоимость проектирования и изготовления, являются:
определение оптимальной геометрии стенок камеры сгорания;
оптимальный выбор материала стенок камеры сгорания;
оптимальный выбор горелочного устройства.
Конечно-элементное моделирование призвано, прежде всего, дополнить, а в некоторых случаях и заменить, уже существующие методы оценки оптимальности выбора того или иного устройства или параметра.
Фактор цены является одним из основных критериев при проектировании камер сгорания. В настоящее время существует возможность применять весьма дорогостоящие материалы с уникальными теплофизическими свойствами, но цена их бывает зачастую, слишком неприемлемой. Предприятие изготовитель может осуществить оптимальный выбор из ряда доступных материалов, основываясь на результатах вычислений разработанной в данном дипломном проекте программы.
Определение геометрии стенок камеры весьма трудоемкий процесс. От неё, так или иначе, зависят такие показатели работы ГТУ как экологичность, КПД и надежность агрегата в целом. Методика проведения газодинамического расчета, предложенная в данном проекте позволяет, меняя геометрию, проследить за акустическими свойствами, тепловым распределением и другими параметрами камер сгорания.
Посчитать экономический эффект от применения моделей, разработанных по методике данного проекта, на стадии проектирования газовой турбины довольно сложно. Речь идет об уменьшении количества испытаний оборудования, уменьшении количества создаваемых опытных образцов.
Например, при проектировании или выборе горелочного устройства предполагается создание или закупка до шести опытных образцов. Стоимость каждого образца, в среднем около 1 млн. рублей. При классическом подходе к задаче каждый образец проходит ряд дорогостоящих испытаний по каким-либо критериям (максимальная производительность, устойчивость пламени, стабильность образования смеси, влияние на количество окислов в выхлопе турбины и др.). После чего делается оптимальный выбор горелочного устройства и его доработка, если необходимо.
С использование конечно-элементной модели камеры сгорания можно свести к минимуму число испытаний, путем уменьшения количества образцов. Все опытные образцы, с известными расчетными показателями, проходят испытания на модели. После чего, учитывая точность моделирования, выбираются несколько горелочных устройств, являющихся близкими к оптимальным по полученным результатам.
Эффект от моделирования сохраняется и на стадии эксплуатации газовых турбин. Возможность анализа различных режимов работы на основании полученных результатов решения позволяет создавать и усовершенствовать методики разгона и торможения, переходов между режимами работы ГТУ. Снимая показатели текущей работы турбины, можно предсказать возможные аварийные ситуации или необходимость в ремонте, или перенастройке системы автоматизации.
Камера сгорания является наиболее чувствительным и одним из самых дорогих элементов всей конструкции газовой турбины. Оптимальная настройка всех параметров камеры является актуальной задачей современной газотурбинной промышленности. В этой связи, применение инженерных пакетов типа ANSYS, гармонично дополняют уже существующие методики проектирования и разработки, позволяя без дорогостоящих испытаний, сузить область поиска оптимальных решений. Оптимальность здесь, подразумевает и экономичность, как критерий.
Заключение
В данном дипломном проекте была разработана методика построения конечно-элементной модели кольцевой камеры сгорания газовой турбины при использовании инженерного пакета ANSYS. Методика позволяет проводить газодинамический анализ камеры, и использовать программу расчетов для анализа различных режимов работы газовой турбины.
Исходя из проведенной работы с литературой и средствами массовой информации, общения с инженерами на предприятиях авиастроения и промышленности был сделан вывод, что направление виртуального моделирования является на сегодня актуальной задачей современной газотурбинной промышленности.
Был проведен ряд экспериментов на примере ГТУ производства фирмы "Siemens" серии V64.3A [20], которые показали состоятельность данной методики при анализе оптимальности коэффициента избытка воздуха. Точность модели небольшая, но и она позволяет сделать оценку критических режимов работы по основным показателям работы камеры сгорания, это скорость потока на выходе из камеры, температура на выходе и общее состояние пламени (по турбулентной диаграмме).
В результате оценки экономической эффективности, было выяснено, что экономия затрат при проектировании высчитывается довольно сложно, но по общим соображениям речь идет о существенной экономии на испытаниях и доводке камер сгорания.
Список использованных источников
1 Безопасность жизнедеятельности и промышленная безопасность: Учебное пособие / Под ред. проф. В.Д. Шантарина - Тюмень: ТюмГНГУ, 2001. - 308с.
2 Вестник" Самарского государственного аэрокосмического университета имени академика С.П. Королева, №2 - Материалы IV Всероссийской научно-практической конференции "Процессы горения, теплообмена и экология тепловых двигателей". Самара: СГАУ, 2002. - 111с.
3 Зенкевич О. Метод конечных элементов в технике: Пер. с англ. - М.: Мир, 1975. - 541с., ил.
4 Кашапов Р.С., Максимов Д.А., Скиба Д.В., Куликов С.В., Баштанников М.Н. Исследование автоколебаний давления в камере сгорания с предварительным смешением топлива // Газотурбинные технологии №4 (13). Рыбинск, 2001. С.34-37.
5 Латыпов Р.Ш. Вопросы рациональной эксплуатации газотурбинных установок: Учебное пособие. Уфа: УГНТУ, 2000. - 100с.
6 Методические указания по дипломному проектированию для студентов очного и заочного обучения специальности 220201 - Управление и информатика в технических системах. - Тюмень: ТюмГНГУ, 2006. - 28с.
7 Методические указания к оценке экономической эффективности автоматизированных систем в курсовом и дипломном проектировании для студентов специальности АСОиУ, АТП, УИТС дневного и заочного обучения - Тюмень: ТюмГНГУ, 2003. - 33с.
8 "Моделирование процессов горения в ANSYS CFX. Хитрых Д., "ANSYS Solutions. Русская редакция" № 3 (май) '2006.
9 Норри Д., де Фриз Ж. Введение в метод конечных элементов: Пер. с англ. - М.: Мир, 1981. - 304с., ил.
10 Справочная система CAE-пакета ANSYS.
11 Старикова Г.В., Столбова Н.В., Дорофеева Э.С. Охрана окружающей природной среды: Учебное пособие. - Тюмень: ТюмГНГУ, 2000. - 94с.
12 Чигарев А.В., Кравчук А.С., Смалюк А.Ф. ANSYS для инженеров: Справ. пособие. М.: Машиностроение-1, 2004, 512с.
13 www.ansys. spb.ru Санкт-Петербургский сайт лаборатории "Вычислительная механика", СПбГПУ, 2004г.
14 www.aviaport.ru ГТУ - основа будущей энергетики России: электронная статья, Олег Фаворский, 2005г.
15 www.cae. tgngu. tyumen.ru Компьютерный инженерный анализ. Современные технологии проектирования.
16 www.college.ru Электронный справочник по физике газов: справочные таблицы.
17 www.engin.ru Официальный сайт Тюменской ТЭЦ-1
18 www.esco-ecosys. narod.ru. Электронный журнал энергосервисной компании "Экологические системы", №1, январь 2006г.
19 www.gtt.ru Электронный журнал "Газотурбинные технологии", 2004г.
20 www.siemens.ru Официальный русскоязычный сайт компании "Siemens".
Приложения
Приложение А
Листинг программы
!***************************************************************************
!Программа газодинамического расчета камеры сгорания газовой турбины v64.3A *
!Автор: студент 5-го курса УИТС, Панышев Евгений Александрович *
!***************************************************************************
!Начало
!Импортирование модели формата IGES в ANSYS
/AUX15
IOPTN,IGES,NODEFEAT
IOPTN,MERGE,YES
IOPTN,SOLID,YES
IOPTN,SMALL,YES
IOPTN,GTOLER, DEFA
IGESIN,'chambre','IGS','.\GrafModel\'
LPLOT
/REPLOT,RESIZE
/AUTO, 1
/REP
/VIEW, 1 ,,,1
/ANG, 1
/REP,FAST
/REPLOT,RESIZE
FINISH
!Выбор единиц измерения
/units,si0020
!Задание констант моделирования
/PREP7
vvoz=1.54 !Скорость воздуха
tvoz=450 !Температура воздуха
vgas=1.57 !Скорость газа
tgas=350 !Температура газа
tflame=(vvoz*tvoz+vgas*tgas)/vgas-vvoz*vvoz*15
tsten=tflame*0.6 !Температура стенок(т.к. не учитываем излучения пламени)
!Масштабирование графической модели
FLST,2,28,4,ORDE,2
FITEM,2,1
FITEM,2,-28
LSSCALE,P51X, , ,0.01,0.01,0.01, ,1,1
!Сжатие номеров
NUMCMP,KP
NUMCMP,LINE
!Постройка площадей
FLST,2,26,4
FITEM,2,21 !Выбор линий первой (рабочей) плоскости
FITEM,2,20
FITEM,2,19
FITEM,2,18
FITEM,2,17
FITEM,2,10
FITEM,2,9
FITEM,2,8
FITEM,2,28
FITEM,2,4
FITEM,2,1
FITEM,2,3
FITEM,2,27
FITEM,2,5
FITEM,2,6
FITEM,2,7
FITEM,2,11
FITEM,2,12
FITEM,2,13
FITEM,2,14
FITEM,2,15
FITEM,2,24
FITEM,2,23
FITEM,2,25
FITEM,2,26
FITEM,2,22
AL,P51X !Постройка рабочей плоскости
FLST,2,6,4
FITEM,2,24 !Выбор линий второй плоскости
FITEM,2,23
FITEM,2,25
FITEM,2,16
FITEM,2,26
FITEM,2,22
AL,P51X !Постройка второй плоскости
!Подключение фильтров графического меню
/NOPR
/PMETH,OFF,0
KEYW,PR_SET,1
KEYW,PR_STRUC,0
KEYW,PR_THERM,1
KEYW,PR_FLUID,1
KEYW,PR_ELMAG,0
KEYW,MAGNOD,0
KEYW,MAGEDG,0
KEYW,MAGHFE,0
KEYW,MAGELC,0
KEYW,PR_MULTI,2
KEYW,PR_CFD,1
/GO
!Выбор типа элементов
ET,1,FLUID141
!!!!!!!!Разбитие на элементы рабочей площади
!Разметка линий
FLST,2,26,4,ORDE,5
FITEM,2,1
FITEM,2,3
FITEM,2,-15
FITEM,2,17
FITEM,2,-28
LESIZE,P51X, , ,-1, ,1
FLST,5,15,4,ORDE,4
FITEM,5,11
FITEM,5,-15
FITEM,5,17
FITEM,5,-26
LSEL,S, , ,P51X
FLST,5,15,4,ORDE,4
FITEM,5,11
FITEM,5,-15
FITEM,5,17
FITEM,5,-26
CM,_Y,LINE
LSEL, , , ,P51X
CM,_Y1,LINE
CMSEL,,_Y
LESIZE,_Y1,0.03, , , , , , ,1 !Разбивка линий по расстоянию между узлами (0.03)
FLST,5,6,4,ORDE,2
FITEM,5,5
FITEM,5,-10
LSEL,S, , ,P51X
FLST,5,6,4,ORDE,2
FITEM,5,5
FITEM,5,-10
CM,_Y,LINE
LSEL, , , ,P51X
CM,_Y1,LINE
CMSEL,,_Y
LESIZE,_Y1,0.04, , , , , , ,1 !Разбивка линий по расстоянию между узлами (0.04)
FLST,5,5,4,ORDE,5
FITEM,5,1
FITEM,5,3
FITEM,5,-4
FITEM,5,27
FITEM,5,-28
LSEL,S, , ,P51X
FLST,5,5,4,ORDE,5
FITEM,5,1
FITEM,5,3
FITEM,5,-4
FITEM,5,27
FITEM,5,-28
CM,_Y,LINE
LSEL, , , ,P51X
CM,_Y1,LINE
CMSEL,,_Y
LESIZE,_Y1,0.03, , , , , , ,1 !Разбивка линий по расстоянию между узлами (0.03)
!Выбор вида элементов (треугольные)
MSHAPE,1,2D
MSHKEY,0
CM,_Y,AREA
ASEL, , , , 1 !Выбор площади для разбиения
CM,_Y1,AREA
CMSEL,S,_Y
AMESH,_Y1 !Наложение конечно-элементной сетки на выбранную площадь
CMDELE,_Y
CMDELE,_Y1
CMDELE,_Y2
!!!!!!!!!!!!!!!!Задание начальных условий и нагружений
! Задание параметров стенок КС
/UI,MESH,OFF
ALLSEL,ALL
FLST,5,22,4,ORDE,6 !Выбор линий
FITEM,5,3
FITEM,5,-14
FITEM,5,18
FITEM,5,-23
FITEM,5,25
FITEM,5,-28
LSEL,S, , ,P51X
NSEL,ALL
NSLL,S,1
FLST,5,239,1,ORDE,10
FITEM,5,1
FITEM,5,-100
FITEM,5,112
FITEM,5,-218
FITEM,5,224
FITEM,5,-233
FITEM,5,240
FITEM,5,-249
FITEM,5,255
FITEM,5,-266
CM,_Y,NODE
NSEL,R, , ,P51X
CM,_Y1,NODE
CMSEL,S,_Y
CMDELE,_Y
D,_Y1,VX,0 !Задние скорости на границы КС
D,_Y1,VY,0
d,_Y1,temp,tsten !Задание температуры стенок КС
CMDELE,_Y1
! Задание скорости течения воздуха на левый патрубок
LSEL,S, , , 17
NSEL,ALL
NSLL,S,1
FLST,5,7,1,ORDE,3
FITEM,5,245
FITEM,5,249
FITEM,5,-254
CM,_Y,NODE
NSEL,R, , ,P51X
CM,_Y1,NODE
CMSEL,S,_Y
CMDELE,_Y
D,_Y1,VX,vvoz !Задание нагрузки
D,_Y1,VY,0
CMDELE,_Y1
!Задание температуры потока на левый патрубок
FLST,2,7,1,ORDE,3
FITEM,2,245
FITEM,2,249
FITEM,2,-254
/GO
D,P51X,TEMP,tvoz !Задание нагрузки
!Задание скорости потока на правый патрубок
LSEL,S, , , 15 !Выбор линии
NSEL,ALL !Выбор всех узлов на линии
NSLL,S,1
FLST,5,7,1,ORDE,3
FITEM,5,212
FITEM,5,218
FITEM,5,-223
CM,_Y,NODE
NSEL,R, , ,P51X
CM,_Y1,NODE
CMSEL,S,_Y
CMDELE,_Y
D,_Y1,VX,vvoz*sin(0.2618) !Задание нагрузки
D,_Y1,VY,-vvoz*sin(1.309) !в соответствии с глобальной системой координат
CMDELE,_Y1
!Задание темепературы потока на правый патрубок
FLST,2,7,1,ORDE,3
FITEM,2,212
FITEM,2,218
FITEM,2,-223
/GO
D,P51X,TEMP,tvoz !Задание значения нагрузки
!Задание скорости потока газа
LSEL,S, , , 24 !Выбор линий
NSEL,ALL !Выбор всех узлов линии
NSLL,S,1
FLST,5,8,1,ORDE,3
FITEM,5,228
FITEM,5,233
FITEM,5,-239
CM,_Y,NODE
NSEL,R, , ,P51X
CM,_Y1,NODE
CMSEL,S,_Y
CMDELE,_Y
D,_Y1,VX,vgas*sin(0.8727) !Задание значения нагрузки
D,_Y1,VY,-vgas*sin(0.6981) !в соответствии с глобальной системой координат
CMDELE,_Y1
!Задание температуры потока газа
FLST,2,8,1,ORDE,3
FITEM,2,228
FITEM,2,233
FITEM,2,-239
/GO
D,P51X,TEMP,tgas !Задание значения нагрузки
!Задание граничного условия на выход КС
LSEL,S, , , 1 !Выбор линии
NSEL,ALL !Выбол всех узлов линии
NSLL,S,1
FLST,5,13,1,ORDE,3
FITEM,5,91
FITEM,5,100
FITEM,5,-111
CM,_Y,NODE
NSEL,R, , ,P51X
CM,_Y1,NODE
CMSEL,S,_Y
CMDELE,_Y
/GO
D,_Y1,PRES,0 !Задание значения нагрузки
CMDELE,_Y1
SAVE !Сохранение конечно-элементной модели с нагружениями
!Создание поля температур для эмуляции пламени
FLST,5,1032,1,ORDE,84 !Выбор элементов поля
FITEM,5,443
FITEM,5,453
FITEM,5,459
FITEM,5,468
FITEM,5,-470
FITEM,5,475
FITEM,5,480
FITEM,5,697
FITEM,5,700
FITEM,5,-703
FITEM,5,705
FITEM,5,-706
FITEM,5,708
FITEM,5,721
FITEM,5,725
FITEM,5,-732
FITEM,5,925
FITEM,5,928
FITEM,5,-931
FITEM,5,933
FITEM,5,946
FITEM,5,949
FITEM,5,-958
FITEM,5,1142
FITEM,5,-1150
FITEM,5,1161
FITEM,5,-1162
FITEM,5,1165
FITEM,5,-1172
FITEM,5,1341
FITEM,5,1344
FITEM,5,-1345
FITEM,5,1348
FITEM,5,-1356
FITEM,5,1365
FITEM,5,-1367
FITEM,5,1369
FITEM,5,-1374
FITEM,5,1539
FITEM,5,-1540
FITEM,5,1543
FITEM,5,-1550
FITEM,5,1566
FITEM,5,-1573
FITEM,5,1645
FITEM,5,-1654
FITEM,5,1725
FITEM,5,1728
FITEM,5,-1735
FITEM,5,1749
FITEM,5,-1758
FITEM,5,1813
FITEM,5,-1836
FITEM,5,1896
FITEM,5,-1903
FITEM,5,1911
FITEM,5,-1921
FITEM,5,1943
FITEM,5,-1944
FITEM,5,1949
FITEM,5,-1951
FITEM,5,1957
FITEM,5,-1985
FITEM,5,2039
FITEM,5,-2045
FITEM,5,2050
FITEM,5,2053
FITEM,5,-2062
FITEM,5,2075
FITEM,5,-2117
FITEM,5,2123
FITEM,5,-2144
FITEM,5,2163
FITEM,5,-2172
FITEM,5,2175
FITEM,5,2177
FITEM,5,-2184
FITEM,5,2187
FITEM,5,-2266
FITEM,5,2268
FITEM,5,-2269
FITEM,5,2271
FITEM,5,2274
FITEM,5,-2914
NSEL,S, , ,P51X
FLST,2,1032,1,ORDE,84
FITEM,2,443
FITEM,2,453
FITEM,2,459
FITEM,2,468
FITEM,2,-470
FITEM,2,475
FITEM,2,480
FITEM,2,697
FITEM,2,700
FITEM,2,-703
FITEM,2,705
FITEM,2,-706
FITEM,2,708
FITEM,2,721
FITEM,2,725
FITEM,2,-732
FITEM,2,925
FITEM,2,928
FITEM,2,-931
FITEM,2,933
FITEM,2,946
FITEM,2,949
FITEM,2,-958
FITEM,2,1142
FITEM,2,-1150
FITEM,2,1161
FITEM,2,-1162
FITEM,2,1165
FITEM,2,-1172
FITEM,2,1341
FITEM,2,1344
FITEM,2,-1345
FITEM,2,1348
FITEM,2,-1356
FITEM,2,1365
FITEM,2,-1367
FITEM,2,1369
FITEM,2,-1374
FITEM,2,1539
FITEM,2,-1540
FITEM,2,1543
FITEM,2,-1550
FITEM,2,1566
FITEM,2,-1573
FITEM,2,1645
FITEM,2,-1654
FITEM,2,1725
FITEM,2,1728
FITEM,2,-1735
FITEM,2,1749
FITEM,2,-1758
FITEM,2,1813
FITEM,2,-1836
FITEM,2,1896
FITEM,2,-1903
FITEM,2,1911
FITEM,2,-1921
FITEM,2,1943
FITEM,2,-1944
FITEM,2,1949
FITEM,2,-1951
FITEM,2,1957
FITEM,2,-1985
FITEM,2,2039
FITEM,2,-2045
FITEM,2,2050
FITEM,2,2053
FITEM,2,-2062
FITEM,2,2075
FITEM,2,-2117
FITEM,2,2123
FITEM,2,-2144
FITEM,2,2163
FITEM,2,-2172
FITEM,2,2175
FITEM,2,2177
FITEM,2,-2184
FITEM,2,2187
FITEM,2,-2266
FITEM,2,2268
FITEM,2,-2269
FITEM,2,2271
FITEM,2,2274
FITEM,2,-2914
/GO
D,P51X,TEMP,tflame !Задание нагрузки
!Задние поля обратного потока в пламени
FLST,5,255,1,ORDE,106 !Выбор элементов
FITEM,5,728
FITEM,5,-730
FITEM,5,925
FITEM,5,931
FITEM,5,946
FITEM,5,951
FITEM,5,-956
FITEM,5,1144
FITEM,5,-1149
FITEM,5,1165
FITEM,5,1167
FITEM,5,-1170
FITEM,5,1349
FITEM,5,-1354
FITEM,5,1370
FITEM,5,-1374
FITEM,5,1545
FITEM,5,-1550
FITEM,5,1571
FITEM,5,-1573
FITEM,5,1730
FITEM,5,-1735
FITEM,5,1755
FITEM,5,-1758
FITEM,5,1896
FITEM,5,-1903
FITEM,5,1912
FITEM,5,1919
FITEM,5,-1921
FITEM,5,2040
FITEM,5,-2045
FITEM,5,2054
FITEM,5,2060
FITEM,5,-2062
FITEM,5,2163
FITEM,5,2165
FITEM,5,-2170
FITEM,5,2178
FITEM,5,2183
FITEM,5,-2184
FITEM,5,2279
FITEM,5,2281
FITEM,5,-2285
FITEM,5,2290
FITEM,5,2295
FITEM,5,-2298
FITEM,5,2387
FITEM,5,-2390
FITEM,5,2394
FITEM,5,-2396
FITEM,5,2398
FITEM,5,-2402
FITEM,5,2482
FITEM,5,2484
FITEM,5,-2487
FITEM,5,2492
FITEM,5,-2493
FITEM,5,2496
FITEM,5,-2499
FITEM,5,2507
FITEM,5,-2510
FITEM,5,2576
FITEM,5,2578
FITEM,5,-2582
FITEM,5,2584
FITEM,5,-2589
FITEM,5,2594
FITEM,5,-2600
FITEM,5,2624
FITEM,5,-2627
FITEM,5,2658
FITEM,5,-2667
FITEM,5,2671
FITEM,5,-2678
FITEM,5,2698
FITEM,5,-2702
FITEM,5,2728
FITEM,5,-2730
FITEM,5,2733
FITEM,5,-2736
FITEM,5,2739
FITEM,5,-2747
FITEM,5,2764
FITEM,5,-2769
FITEM,5,2790
FITEM,5,-2795
FITEM,5,2798
FITEM,5,-2806
FITEM,5,2820
FITEM,5,-2825
FITEM,5,2841
FITEM,5,-2843
FITEM,5,2846
FITEM,5,-2854
FITEM,5,2862
FITEM,5,-2868
FITEM,5,2878
FITEM,5,2880
FITEM,5,-2881
FITEM,5,2884
FITEM,5,-2891
FITEM,5,2894
FITEM,5,-2899
FITEM,5,2906
FITEM,5,2909
FITEM,5,-2914
NSEL,S, , ,P51X
FLST,5,255,1,ORDE,106
FITEM,5,728
FITEM,5,-730
FITEM,5,925
FITEM,5,931
FITEM,5,946
FITEM,5,951
FITEM,5,-956
FITEM,5,1144
FITEM,5,-1149
FITEM,5,1165
FITEM,5,1167
FITEM,5,-1170
FITEM,5,1349
FITEM,5,-1354
FITEM,5,1370
FITEM,5,-1374
FITEM,5,1545
FITEM,5,-1550
FITEM,5,1571
FITEM,5,-1573
FITEM,5,1730
FITEM,5,-1735
FITEM,5,1755
FITEM,5,-1758
FITEM,5,1896
FITEM,5,-1903
FITEM,5,1912
FITEM,5,1919
FITEM,5,-1921
FITEM,5,2040
FITEM,5,-2045
FITEM,5,2054
FITEM,5,2060
FITEM,5,-2062
FITEM,5,2163
FITEM,5,2165
FITEM,5,-2170
FITEM,5,2178
FITEM,5,2183
FITEM,5,-2184
FITEM,5,2279
FITEM,5,2281
FITEM,5,-2285
FITEM,5,2290
FITEM,5,2295
FITEM,5,-2298
FITEM,5,2387
FITEM,5,-2390
FITEM,5,2394
FITEM,5,-2396
FITEM,5,2398
FITEM,5,-2402
FITEM,5,2482
FITEM,5,2484
FITEM,5,-2487
FITEM,5,2492
FITEM,5,-2493
FITEM,5,2496
FITEM,5,-2499
FITEM,5,2507
FITEM,5,-2510
FITEM,5,2576
FITEM,5,2578
FITEM,5,-2582
FITEM,5,2584
FITEM,5,-2589
FITEM,5,2594
FITEM,5,-2600
FITEM,5,2624
FITEM,5,-2627
FITEM,5,2658
FITEM,5,-2667
FITEM,5,2671
FITEM,5,-2678
FITEM,5,2698
FITEM,5,-2702
FITEM,5,2728
FITEM,5,-2730
FITEM,5,2733
FITEM,5,-2736
FITEM,5,2739
FITEM,5,-2747
FITEM,5,2764
FITEM,5,-2769
FITEM,5,2790
FITEM,5,-2795
FITEM,5,2798
FITEM,5,-2806
FITEM,5,2820
FITEM,5,-2825
FITEM,5,2841
FITEM,5,-2843
FITEM,5,2846
FITEM,5,-2854
FITEM,5,2862
FITEM,5,-2868
FITEM,5,2878
FITEM,5,2880
FITEM,5,-2881
FITEM,5,2884
FITEM,5,-2891
FITEM,5,2894
FITEM,5,-2899
FITEM,5,2906
FITEM,5,2909
FITEM,5,-2914
CM,_Y,NODE
NSEL,R, , ,P51X
CM,_Y1,NODE
CMSEL,S,_Y
CMDELE,_Y
D,_Y1,VX,-(0.01*exp(tflame/1000)-0.04)*sin(0.8727) !Скорость противотока газов
D,_Y1,VY,(0.01*exp(tflame/1000)-0.04)*sin(0.6981)
D,_Y1,ENKE,-1
CMDELE,_Y1
EPLOT
SAVE !Сохранение конечно-элементной модели со всеми нагружениями
!Настройка параметров решателя
FLDATA1,SOLU,TRAN,0 !Используем стационарный анализ
FLDATA1,SOLU,FLOW,1 !Используем расчет потоков
FLDATA1,SOLU,TEMP,0 !Не используем температурный расчет
FLDATA1,SOLU,TURB,1 !Используем модель турбулентности (по умолчанию)
FLDATA1,SOLU,COMP,0
FLDATA1,SOLU,VOF,0
FLDATA1,SOLU,SFTS,0
FLDATA1,SOLU,IVSH,0
FLDATA1,SOLU,SWRL,0
FLDATA1,SOLU,SPEC,0
FLDATA1,SOLU,ALE,0
alls !В расчете участвуют все элементы
/prep7
flda,conv,iter,5 !Задание параметров сходимости
FLDATA21,CONV,PRES,1e-008,
!Задание параметров среды
/solu
flda,iter,exec,50 !Необходимо несколько итераций для начального расчета
flda,temp,nomi,350 !Начальная температура 350K
flda,prot,dens,air-si !Начальное решение для воздуха
flda,vary,dens,true
flda,prot,visc,air-si
flda,vary,visc,true
flda,prot,cond,air-si
flda,vary,cond,true
flda,prot,spht,air-si
save
solve !Провести 50 итераций для воздуха при 350K
finish !Подготовка к многокомпонентному переносу
!Задание параметров многокомпонентного переноса
/prep7
flda,prot,dens,cmix !Растворенная смесь для плотности
flda,prot,visc,cmix !Растворенная смесь для вязкости
keyopt,1,1,2 !Установка двух компонент смеси
flda,solu,spec,t !Включение опции многокомпонентного переноса
msdata,1 !Задание компонента 1 (GAS) в качестве алгебраического
!!!!!!! Задание свойств каждого из компонентов
!Для топливного газа
msspec,1,gas,16.04 !Молекулярная масса
msprop,1,DENS,GAS,0.7168,300,1.01325E+5 !Плотность
msvary,1,dens,t !Варьирование плотности
msnomf,1,.3 !Массовая доля вещества
msprop,1,VISC,GAS,3.786E-4,300,1.01325E+5 !Вязкость
msprop,1,mdif,GAS,1.601E-6 !Массовая диффузия
msvary,1,visc,t !Варьирование вязкости
msprop,1,cond,GAS,.01598 !Теплопроводность
mscap,1,1
msspec,2,voz,28.96 !Молекулярная масса
msprop,2,DENS,GAS,1.2928,300,1.01325E+5 !Плотность
msvary,2,dens,t !Варьирование плотности
msnomf,2,.7 !Массовая доля вещества
msprop,2,VISC,GAS,2.2067E-5 !Вязкость
msprop,2,mdif,GAS,2.149E-5 !Массовая диффузия
msvary,2,visc,t !Варьирование вязкости
msprop,2,cond,GAS,.02674 !Теплопроводность
mscap,2,1
!Степень стабилизации параметров
MSMIR,1,1,
MSMIR,2,1,
!Настройка решателя многокомпонентного переноса вещества
msrelx,2,1.0
msmeth,2,3
mssolu,2,,,2,1.e-9
msmeth,1,3
mssolu,1,,,2,1.e-9
alls
!!!!!!! Установка граничных условий смесей
lsel,s,,,15,17
nsll,,1
d,all,gas,0.0 !Для подвода воздуха
d,all,voz,1.0
lsel,s,,,24
nsll,,1
d,all,gas,1.0 !Для подвода топливного газа
d,all,voz,0.0
alls
!!!!!!! конец установки граничных условий
/prep7
flda,iter,exec,100 !Необходимо выполнить 100 глобальных итераций
flda,conv,outp,land !Настроить монитор сходимости
save
finish
/solu
solve !Провести 100 итераций с активированными компонентами
!Подготовка к решению уравнений энергии
flda,solu,temp,t !Включить решатель уравнения энергии вещества
flda,solu,flow,f !заморозить поле потока
flda,meth,temp,3 !Активировать решатель PCCR
flda,conv,temp,1.e-8 !Критерий сходимости для PCCR
flda,iter,exec,50 !Для решения необходимо несколько итераций
flda,relx,temp,1.0 !Отсутствует релаксация на температуру
save
solve !Решение уравнения энергии
!! Подготовка совместного решения
flda,iter,exec,50 !Число итераций на проведение совместного решения
flda,solu,flow,t !Разморозка поля потоков
solve !Совместное решение
flda,iter,exec,100 !Необходимо выполнить 100 дополнительных итераций
!для улучшения результатов расчета
save
solve !Решение
FINISH
!!Улучшение модели турбулентности и задание её параметров
/solu
FLDATA24,TURB,MODL,4 !Выбор модели турбулентности
FLDATA24,NKET,C1MX,0.43, !Настройка параметров
FLDATA24,NKET,C2,1.9,
FLDATA24,NKET,SCTK,1,
FLDATA24,NKET,SCTD,1.2,
save
solve !Решение с новой моделью турбулентности
finish
!!!!!!!Включение опции сжимаемого потока
!Расчет уравнения энергии
/SOLU
FLDATA1,SOLU,TRAN,0
FLDATA1,SOLU,FLOW,0 !Отключение опции переноса вещества
FLDATA1,SOLU,TEMP,1
FLDATA1,SOLU,TURB,1
FLDATA1,SOLU,COMP,1 !Сжимаемый поток
FLDATA1,SOLU,VOF,0
FLDATA1,SOLU,SFTS,0
FLDATA1,SOLU,IVSH,0
FLDATA1,SOLU,SWRL,0
FLDATA1,SOLU,SPEC,1
FLDATA1,SOLU,ALE,0
!Совместное решение
SOLVE
FLDATA1,SOLU,TRAN,0
FLDATA1,SOLU,FLOW,1 !Включение опции переноса вещества
FLDATA1,SOLU,TEMP,1
FLDATA1,SOLU,TURB,1
FLDATA1,SOLU,COMP,1 !Сжимаемый поток
FLDATA1,SOLU,VOF,0
FLDATA1,SOLU,SFTS,0
FLDATA1,SOLU,IVSH,0
FLDATA1,SOLU,SWRL,0
FLDATA1,SOLU,SPEC,1
FLDATA1,SOLU,ALE,0
SOLVE
FINISH
!************************************************************************
! Расчет модели камеры сгорания газовой турбины закончен *
!************************************************************************
!Подготовка к просмотру результатов решения
/POST1
SET,LAST
!Просмотр результатов ведется в интерактивном режиме
!Конец
Приложение Б
Диаграммы результатов экспериментов
Рисунок Б.4 - Диаграмма поля распределения температур в камере сгорания газовой турбины V64.3A ( = 8)
Рисунок Б.6 - Диаграмма векторного поля распределения скоростей ( = 8)
Рисунок Б.7 - Диаграмма поля распределения температур в камере сгорания газовой турбины V64.3A ( = 10)
Рисунок Б.8 - Диаграмма кинетической энергии турбулентности ( = 10)
Рисунок Б.9 - Диаграмма векторного поля распределения скоростей ( = 10)
Рисунок Б.10 - Диаграмма поля распределения температур в камере сгорания газовой турбины V64.3A ( = 4)
Рисунок Б.11 - Диаграмма кинетической энергии турбулентности ( = 4)
Рисунок Б.12 - Диаграмма векторного поля распределения скоростей ( = 4)
Рисунок Б.13 - Диаграмма поля распределения температур в камере сгорания газовой турбины V64.3A ( = 2)
Рисунок Б.15 - Диаграмма векторного поля распределения скоростей ( = 2)
Размещено на Allbest.ru
Подобные документы
Расчёт газовой турбины на переменные режимы (на основе расчёта проекта проточной части и основных характеристик на номинальном режиме работы газовой турбины). Методика расчёта переменных режимов. Количественный способ регулирования мощности турбины.
курсовая работа [453,0 K], добавлен 11.11.2014Расчёт переменных режимов газовой турбины на основе проекта проточной части и основных характеристик на номинальном режиме работы турбины. Принципиальная тепловая схема ГТУ с регенерацией. Методика расчёта переменных режимов, построение графиков.
курсовая работа [1,2 M], добавлен 06.06.2013Основные виды физических полей в конструкциях РЭС. Моделирование теплового поля интегральной схемы в САПР ANSYS. Моделирование поля электромагнитного поля интегральной схемы, изгибных колебаний печатного узла. Высокая точность и скорость моделирования.
методичка [4,2 M], добавлен 20.10.2013Правила определения собственных частот и форм колебаний ротора компрессора. Проведение расчета ротора и робочих колес. Изучение возможностей решения контактных задач в системе ANSYS. Рассмотрение посадки элементов на вал с гарантируемым натягом.
диссертация [4,9 M], добавлен 20.07.2014Проведение численных исследований конвективных течений в программном комплексе ANSYS, формирующихся вследствие локализованного нагрева в цилиндрическом слое жидкости. Сравнение основных результатов расчетов в CFX и FLUENT для различных режимов течения.
дипломная работа [4,1 M], добавлен 27.03.2015Конструктивные характеристики котельного агрегата, схема топочной камеры, ширмового газохода и поворотной камеры. Элементарный состав и теплота сгорания топлива. Определение объёма и парциальных давлений продуктов сгорания. Тепловой расчёт котла.
курсовая работа [2,2 M], добавлен 05.08.2012Коэффициент полезного действия теплового двигателя. Основные элементы конструкции и функции газовой турбины. Поршневые двигатели внутреннего сгорания, их классификация. Два основных класса реактивных двигателей и характеризующие их технические параметры.
презентация [3,5 M], добавлен 24.10.2016Принцип и порядок расчета в программе ANSYS CFX. Определение аэродинамических характеристик профиля. Особенности модели расчета вращения лопасти. Расчет на звук для лопастей: без законцовки, с законцовкой типа линглетта, горизонтальной законцовкой.
курсовая работа [3,5 M], добавлен 11.11.2013Принцип работы газодинамического лазера, его конструктивные особенности, энергетический баланс, кинетическая модель. Анализ и диагностика лазерного излучения. Текст расчета параметров газодинамического лазера, специфика их промышленного применения.
реферат [3,9 M], добавлен 26.11.2012Промышленное применение электроэнергии. Совершенствование паровых двигателей и котельных установок. Новые тепловые двигатели. Паровые турбины. Двигатели внутреннего сгорания. Водяные турбины. Идея использования атомной энергии.
реферат [17,8 K], добавлен 03.04.2003
