Диссертация (1149881), страница 2
Текст из файла (страница 2)
XV Международная конференции по вычислительной механике и современным прикладным программным средствам (ВМСППС’2007) (Крым,Алушта, 2007);2. Всероссийский семинар по аэрогидродинамике (Санкт-Петербург,2008);3. 8th World Congress on Computational Mechanics WCCM8 / 5thEuropean Congress on Computation Methods in Applied Sciences andEngineering (ECCOMAS 2008) (Venice, Italy, 2008);4.
7th EUROMECH Fluid Mechanics Conference (EFMC 7) (Manchester,United Kingdom, 2008);5. XVII Школа-семинар молодых учёных и специалистов под руководством академика РАН А.И. Леонтьева, "Проблемы газодинамики и тепломассообмена в аэрокосмических технологиях" (г. Жуковский, 2009);6. 3d European Conference for Aero-Space Sciences (EUCASS 2009) (ParisVersailles, France, 2009);7. III Международная научно-техническая конференция "Авиадвигатели XXI века" (Москва, ЦИАМ, 2010);8.
5th European Conference on Computational Fluid Dynamics(ECCOMAS CFD 2010) (Lisbon, Portugal, 2010);99. VII всероссийская научная конференция "Фундаментальные и прикладные проблемы современной механики" (Томск, 2011);10. Х-й всероссийский съезд по фундаментальным проблемам теоретической и прикладной механики (ВСФПТПМ) (Нижний Новгород, 2011);11. Международная научная конференции по механике "Шестые Поляховские чтения" (Санкт-Петербург, 2012);12. XVI Международная конференция по методам аэрофизических исследований (ICMAR 2012) (Казань, 2012);13. 5th European Conference for Aero-Space Sciences (EUCASS 2013)(Munich, Germany, 2013);14. 29th Congress of the International Council of the Aeronautical Sciences(ICAS 2014) (St.Petersburg, 2014);15.
ХI Всероссийский съезд по фундаментальным проблемам теоретической и прикладной механики (ВСФПТПМ) (Казань, 2015);16. XXIV Всероссийский семинар с международным участием по струйным, отрывным и нестационарным течениям (Новосибирск, 2015);17. Семнадцатая международная школа-семинар "Модели и методыаэродинамики" (Евпатория, 2017).ПубликацииРезультаты диссертации представлены в 19 публикациях: в 2-х статьяхи в изданиях из Перечня ВАК [144] и [145], в 2-х статьях, индексируемыхв Scopus [146] и Web of Science [147], в статье в рецензируемом изданииизбранных трудов Европейской конференции EUCASS [148], в 7-ми статьяхв сборниках трудов различных научных форумов [149]−[155] (тезисы здесьне учитываются), в 7-ми публикациях тезисов докладов [156]−[162].Личный вклад автора в совместных публикацияхВ совместных публикациях автору принадлежит математическая постановка задач, алгоритмы расчёта течений несущего газа и примеси, программная реализация алгоритмов, результаты численного моделированияи их постпроцессорная обработка, участие в обсуждении и анализе результатов.
В работах в соавторстве с научным руководителем [144]−[155],10[157]−[162] Ю.М. Циркунову принадлежит выбор направления исследований, общая постановка и методология решения задач, анализ совместно савтором диссертации численных результатов. В работах [146], [148], [151],[153], [158], [160] С.В. Панфилову принадлежит алгоритм расчёта столкновения частиц с твёрдой поверхностью. В работе [155] М.А. Лобановойпринадлежат результаты расчёта вихревой структуры следа за самолетом(в диссертацию не вошли). В работе [160] А.Н.
Волкову принадлежат результаты обтекания цилиндра (в диссертацию не вошли). В работе [161]О.В. Маракуевой принадлежат результаты расчёта течения чистого газа вмодельном компрессоре авиадвигателя на основе упрощённой постановкизадачи (в диссертацию не вошли). Все основные результаты, вошедшие вдиссертацию, принадлежат автору.111Состояние исследований1.1Влияние запылённости воздуха на работу авиадвигателяВоенная и гражданская авиационная техника может эксплуатироватьсяв условиях запылённости атмосферы.
Например, наличие в воздухе частицпеска может приводить к абразивному износу лопастей винтов, лопатоккомпрессора и турбины авиадвигателя, и к другим негативным процессам.Как правило, эффект запылённости проявляется во время взлёта и посадки, а также при полётах на относительно низких высотах. Ещё однимважным примером наличия дисперсных частиц в воздухе является вулканический пепел. Полёт самолётов в рассеянных облаках вулканическойпыли может приводить к серьёзным повреждениям авиадвигателей и возникновению аварийной ситуации.В процессе эксплуатации турбомашин, происходят различные процессы износа, приводящие к ухудшению их характеристик. В работах (MeherC.B., 2000) [93] и (Bons J.P., 2010) [61] приводится их сводный обзор, в томчисле рассматривается эрозионное воздействие.
Так, согласно исследованиям, частицы малого размера, со средним диаметром около 5−10 мкм, восновном осаждаются на поверхности лопаток, а частицы большего размера вызывают эрозию. Эрозия приводит к возникновению шероховатости иснижению аэродинамических и прочностных характеристик лопаток. Сталкиваясь с лопатками, твёрдые частицы вызывают разрушение и унос вещества, что ведёт к изменению геометрии лопаток. Появление шероховатостиприводит к снижению эффективности работы компрессора и двигателя вцелом.
Для лопаток ротора типичным является повышенный износ поверхности вблизи стенок канала проточного тракта (рис. 1.1, а), а для статораболее характерен износ у основания лопаток (рис. 1.1, б). Вместе с этимпроисходит стачивание передней и задней кромок лопаток, что равносильно изменению профилей лопаток и угла их установки (рис. 1.2). Помимопрочего, абразивное разрушение приводит к нарушению целостности спе12циального защитного покрытия лопаток и способствует уменьшению срокаих службы.Рис.
1.1: Результат эрозии лопаток компрессора [61]: слева − ротора, справа− статора.Рис. 1.2: Схема эрозии лопатки [74].Обзор работ по эрозии в турбомашинах приведён в статье (Tabakoff W.,2006) [85]. На рис.1.3 показан пример эрозии лопаток под воздействиемпотока примеси. Вопрос об эрозионном разрушении элементов проточноготракта остро возник при эксплуатации вертолётной техники во Вьетнаме,когда из-за высокой запылённости атмосферы двигатели приходилось выводить из эксплуатации в среднем уже через 100 часов налёта [99].
Согласно13Рис. 1.3: Лопатка турбины после тестового воздействия облака частицкварца общей массой 20 гр и размером 1500 мкм при скорости 100 м/си углом атаки 30 градусов [85].[112], во время операции "Буря в пустыне" двигатели вертолётов часто приходилось заменять уже после 20 часов эксплуатации. В среднем, массовыйпоток песка для вертолётов различных типов составлял: Westland Lynx −15 кг/час, SA-330 Puma − 23 кг/час, Boeing CH-47 Chinook − 56 кг/час.
Таким образом, эксплуатация тяжёлых транспортных вертолётов оказаласьзатруднена. Это обстоятельство привело к созданию и установке на вертолёты устройств "Engine Air Particle Separators" (EAPS) для фильтрации отчастиц входящего в компрессор воздуха. На рисунке 1.4 приведена принципиальная схема подобных устройств, чья эффективность может достигать93−98%. В результате этих мер среднее время эксплуатации двигателейзначительно возросло.Согласно исследованиям (Neff J.C., 2013) [100] и (Wang Y.Q., 2008) [139]в типичной пустынной местности концентрация твёрдых частиц составляет 150−200 мг/м3 . Во время сильного ветра (пылевой бури) она можетдостигать до 700−900 мг/м3 .
В отдельных редких случаях (песчаная буря)концентрация частиц размера PM10 может достигать 15000 мг/м3 .14Рис. 1.4: Принципиальная схема устройств EAPS [112].Согласно [64] впервые проблема полётов в атмосфере с наличием вулканического пепла привлекла внимание после извержения вулкана СентХеленс (St.Helen) в мае 1980 г., когда несколько реактивных самолётов пострадали, попав в облако пепла. Затем в течение десятилетия произошлацелая череда извержений: 1982 − Галунггунг (Galunggung, остров Ява),1989 − Редабт (Redoubt, Аляска), 1991 − Пинатубо (Pinatubo, Филиппины).
Стало понятно, что облако пепла может распространяться на большоерасстояние и вызывать повреждение авиадвигателя самолётов на удалениив нескольких сотен километров от места извержения.Наиболее известными являются два инцидента. Первый из них − этопроисшествие 15 июня 1982 г. с рейсом British Airways Flight 009, когдаBoeing 747-236 вошёл в облако вулканического пепла от извержения вулкана Галунггунг. Высота полёта в момент входа в облако составляла 11300метров, расстояние от места извержения 150 км.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
