Отзыв ведущей организации (Разработка методики проектирования, расчета и изготовления теплообменного аппарата для малоразмерных ГТД с регенерацией тепла)

Утверждаю Ректор отзыв ВЕДУЩЕЙ ОРГАНИЗАЦИИ на диссертационную работу Поповой Та ~ ьяпы Валерьевны кразрабозтш методики проектирования, расчета н изготовления теплообменного аппарата для малоразмерных ГТД с регенерацией теплаи, представленную на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.07.05— кТепловые, электроракетные двига гели и энергоустановкн летательных аппаратов» Общие сведения о диссертационной работе Рассматриваемая диссертационная работа Поповой Т.В. состоит из введения, четырех глав, заключения и списка литературы. Объем диссертационной работы составляет! 55 страниц.

Па основании предоставленных материалов диссертационной работы и автореферата сформулирован следующий отзыв, Актуальность темы диссертационной работы продиктована необходимостью удовлетворения высоких требований предъявляемых к современным малоразмерным газотурбинным двигателям. Регенерация тепла обеспечивает повышение топливной эффективности малоразмерных ГРД.В свою очередь выбор одного из важнейших узлов — теплообменного аппарата и разработка методики проектирования, расчета и его изготовления является сложной задачей, решение которой положительно сказывается на эффекгивности и надежности работы всей двигательной установки. В диссертационной работе Поповой Т.В, рассматривается методика проектирования, расчета и изготовления теплообмепных аппаратов применительно к малоразмерным двигателям.

Представленное в работе направление исследований позволяет сократить время на разработку теплообменного аппарата и оценить теплогидравлические характеристики конструкций теплообменных аппаратов еще на этапр-ппоект , что 'пашни ~ ' "ч мли Ь" ~==-=" '' ~ Ь~ ...Ь г4: существенно сокращает затраты на экспериментальные работы н доводку готовых изделий. Оценка содержания диссертационной работы и ее завершенность Работа представляет собой законченный научный труд, включающий в себя все необходимые элементы и полностью удовлетворяющий требованиям ВАК РФ, предъявляемым к кандидатским диссертационным работам. Тема диссертации является актуальной н отличается новизной, поставленная цель достигнута. Цель работы заключается в разработке методики расчета, проектирования н технологии изготовления пластннчатого теплообменного аппарата для газотурбинных установок с регенерацией тепла.

Задачи Провести исследование конструкций теплообменных аппаратов лля выбора теплообменной поверхности и оптимальных геометрических характеристик, выбранной поверхности. Разработать технологию изготовления пластинчатого теплообменного аппарата и выявить ограничения геометрических параметров теплообменной поверхности в зависимости от выбранной технологии изготовления. Разработать алгоритмы методики проектирования„ расчета н изготовления теплообменного аппарата. Разработать параметрическую геометрию сборки ЗП-геометрии средств производства теплсюбменного аппарата, пластины и моделей геометрии каналов для последующих расчетов. Разработать методику трехмерного численного моделирования параметров пластинчатого теплообменннка н провести ее верификацию, Провести численное моделирование течения теплоносителей в теплообменном аппарате и получить критериальные зависимости для поверхностей с геометрнческигаи параметрами, определенными на первом этапе работы.

Разработать методику аналитического расчета для оценки эффективности и гидравлических потерь теплообменного аппарата. Введение Во введении приведено обоснование актуальности работы, определены цели и задачи, сформулирована научная новизна работы, приведен список российских н международных конференций, на которых проводилась апробация раооты, отражено личное участие автора диссертационной работы, достоверность полученных результатов, сформулированы положения„выносимые на защиту. Первая глава В первой главе рассмотрены основньщ преимущества н недостатки ГТД с регенерацией тепла и опыт их применения.

Приводится общая классификация типов теплообменных аппаратов, которые делятся на две основные группы— трубчатые и пластинчатые. Рассматриваются основные этапы расчета и принципы конструирования теплообма нных аппаратов. Представлено исследование по определению оптимальной, с точки зрения техноло| ическнх н зкономических характеристик. поверхности теплообмена, в результате которого выбрана поверхность теплообмена со скрещивающимися гофрами по типу Френкеля. Проведено аналитическое сравнение данной поверхности с гладкими каналами, подтверждающее эффективность сделанного выбора.

Приведен обзор публикаций, посвященных исследованиям поверхности теплообмена по типу Френкеля, Вторая глава Во второй ~лаве приведены результаты анализа геометрических параметров гофра пластины теплообменного аппарата, в том числе; высота профиля гофра, угол скрещивания гофров, шаг гофра. Рассматривается экспериментальное исследование для нескольких поверхностей теплообмена, на основе данных представленных в литературе. Выявлен геометрический параметр, оказывающий основное влияние на теплогидравлическне соотношения. В результате исследования приводная диапазон геометрических параметров, которые обеспечивают оптимальные теплогидравлические показатели теплообменного аппарата.

Третья глава В третьей главе рассматриваются три технологии изготовления пластинчатого теплообменного аппарата. В числе рассмотренных: штамповка упругой средой, штамповка инструментальными штампами и метод послойного оп скан ия (аддитивные технологии). Описаны процессы изготовления экспериментальных образцов с применением каждой из рассмотренных технологий. Представлен эксперимент образца теплообменного аппарата, изготовленного методом послойного спекания, а также графики зависимостей теплогндравлических характеристик, полученных экспериментально.

Результаты эксперимента показали, что данная технология, несмотря на ее перспективность, требует доработки. Определен диапазон технологических ограничений геометрических параметров гофра пластины теплообменного аппарата. Выбрана технология штамповки на инструментальных штампах„максимально удовлетворяющая диапазону геометрических параметров, определенных в предыдущей главе. Полученные результаты ограничивают диапазон геометрических параметров, соответствующих требованиям гю технологичности и эффективности, Четвертая глава В четвертой главе сформулирован алгоритм методики расчета, проекгирования, изготовления теплообменного аппарата, на основании определенного ранее диапазона геометрических параметров, удовлетворяющий требованиям эффективности и технологичности.

Приводится описание разработки каждого этапа данной методики с использованием методов параметризации геометрических моделей„методов ЗП-проектирования и расчета. Разработана и верифицирована методика трехмерного численного расчета. Проведено расчетное исследование для определения критериальных зависимостей и разработана программа аналитического расчета, позволяющая на этапе проектирования определять теплогидравлические характеристики и массу теплообменного аппарата. Заключение В заключении приведены основные выводы по результатам диссертационной работы, отражающие решение поставленных в диссертационной работе задач.

Практвчеекая ценность результатов диссертации заключается в том, что: - разработаны параметрические 30-модели геометрии пластины, оснастки н расчетных моделей каналов теплообменного аппарата. Использование данных моделей существешю сокращает трудоемкость проектирования; разработана технология изготовления пластинчатого теплообменного аппарата; - разработана методика позволяющая сократить время на разработку теплообменного аппарата„ доработана расчетная математическая модель методики расчета сопряженной задачи теплообмена и газодинамики в трехмерной постановке; - получены крнтериальные зависимости и разработана программа оценочной методики расчета. Достоверность результатов вычислительных экспериментов обеспечивается согласованием результатов численного моделирования с результатами экспериментальных исследований, н применением для расчетов программных комплексов, которые зарекомендовали себя и сертифицированы для решения подобного рода задач.

Научная новизна Разработана методика расчета, проектирования и изготовления теплообменного аппарата, включающая разработку параметрических моделей геометрии пластин, оснастки и теплоносителей„численное моделирование трехмерной сопряженной з апач и теплообмена и газодинамики конверта пластинчатого теплообменного аппарата с получением критериальных зависимостей, лежащих в основе аналитического расчета. Диссертационная работа развивает перспективное направление повышения эффективности ГГД за счет регенерации тепла.