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CFD ANALYSIS FOR THERMAL DESIGN OF LOW-PRESSURE TURBINE UNCOOLED BLADE
Heat Transfer Research ( IF 1.7 ) Pub Date : 2021-01-01 , DOI: 10.1615/heattransres.2021035544
Bartosz Zacharko , Michał Kuźniar , Marek Orkisz

In the process of design of the turbine jet aircraft engine, one of the most important roles is thermal analysis. Without knowledge about the value and distribution of the temperature fields of aircraft engine parts (e.g. turbine), it is impossible to estimate the strength and life cycle of the turbine jet engine as well as its durability and reliability. Information about them contributes to the improvement of the quality of the results of analyses, determining the subsequent distribution of stress and strain of engine components, increasing its efficiency and direct indication of critical areas in the engine that are subjected to limit loads, e.g. turbine discs or blade roots. The heat load management of aviation turbine engines has thus become a mandatory activity of the R&D departments of all aviation companies including MTU Aero Engines. It is now a key aspect of the design of their components. The use of numerical tools, authorized in the evidence process for certification of the product, greatly facilitates design work and allows for a faster orientation of constructors in the physical values of analysis (e.g. thermal analysis). The paper describes and presents the 3D CFD analysis of the uncooled rotor blade being a part of the low-pressure turbine (LPT) of a two-spool turbofan engine. The CFD analysis for the steady-state engine operation point was carried out with the use of the CFD solver TRACE [1], which is based on Reynolds time-averaged (decomposed) Navier-Stokes equations (RANS). Two types of calculations were performed, which determined the value and distribution of the heat transfer coefficient and adiabatic temperature on the surface of the blade. Finally

中文翻译:

低压透平叶片冷却设计的CFD分析

在涡轮喷气发动机的设计过程中,最重要的作用之一就是热分析。如果不了解飞机发动机零件(例如涡轮机)的温度场的值和分布,就无法估计涡轮喷气发动机的强度和寿命周期以及其耐用性和可靠性。有关它们的信息有助于提高分析结果的质量,确定发动机部件的应力和应变的后续分布,提高其效率并直接指示承受极限载荷的发动机关键区域(例如涡轮盘)或叶片根部。因此,航空涡轮发动机的热负荷管理已成为包括MTU航空发动机在内的所有航空公司的研发部门的一项强制性活动。现在,这是其组件设计的关键方面。在证据处理过程中授权使用数字工具进行产品认证,这极大地简化了设计工作,并使构造人员可以更快地确定分析(例如热分析)的物理值。该论文描述并提出了未冷却的转子叶片的3D CFD分析,该叶片是两转子涡轮风扇发动机的低压涡轮(LPT)的一部分。使用CFD求解器TRACE [1]对稳态发动机工作点进行CFD分析,该求解器基于Reynolds时间平均(分解)的Navier-Stokes方程(RANS)。进行了两种类型的计算,这些计算确定了叶片表面上的传热系数和绝热温度的值和分布。最后 在证据处理过程中授权使用数字工具进行产品认证,这极大地简化了设计工作,并使构造人员可以更快地确定分析(例如热分析)的物理值。该论文描述并提出了未冷却的转子叶片的3D CFD分析,该叶片是两转子涡轮风扇发动机的低压涡轮(LPT)的一部分。使用CFD求解器TRACE [1]对稳态发动机工作点进行CFD分析,该求解器基于Reynolds时间平均(分解)的Navier-Stokes方程(RANS)。进行了两种类型的计算,这些计算确定了叶片表面上的传热系数和绝热温度的值和分布。最后 在证据处理过程中授权使用数字工具进行产品认证,这极大地简化了设计工作,并使构造人员可以更快地确定分析(例如热分析)的物理值。该论文描述并提出了未冷却的转子叶片的3D CFD分析,该叶片是两转子涡轮风扇发动机的低压涡轮(LPT)的一部分。使用CFD求解器TRACE [1]对稳态发动机工作点进行CFD分析,该求解器基于Reynolds时间平均(分解)的Navier-Stokes方程(RANS)。进行了两种计算,这些计算确定了叶片表面上的传热系数和绝热温度的值和分布。最后 在证据处理过程中获得授权以进行产品认证,这大大简化了设计工作,并使构造人员可以更快地确定分析(例如热分析)的物理值。该论文描述并提出了未冷却的转子叶片的3D CFD分析,该叶片是两转子涡轮风扇发动机的低压涡轮(LPT)的一部分。使用CFD求解器TRACE [1]对稳态发动机工作点进行CFD分析,该求解器基于Reynolds时间平均(分解)的Navier-Stokes方程(RANS)。进行了两种计算,这些计算确定了叶片表面上的传热系数和绝热温度的值和分布。最后 在证据处理过程中获得授权以进行产品认证,这大大简化了设计工作,并使构造人员可以更快地确定分析(例如热分析)的物理值。该论文描述并提出了未冷却的转子叶片的3D CFD分析,该叶片是两转子涡轮风扇发动机的低压涡轮(LPT)的一部分。使用CFD求解器TRACE [1]对稳态发动机工作点进行CFD分析,该求解器基于Reynolds时间平均(分解)的Navier-Stokes方程(RANS)。进行了两种类型的计算,这些计算确定了叶片表面上的传热系数和绝热温度的值和分布。最后 极大地方便了设计工作,并允许构造方法在分析(例如热分析)的物理值中更快地定位。该论文描述并提出了未冷却的转子叶片的3D CFD分析,该叶片是两转子涡轮风扇发动机的低压涡轮(LPT)的一部分。使用CFD求解器TRACE [1]对稳态发动机工作点进行CFD分析,该求解器基于Reynolds时间平均(分解)的Navier-Stokes方程(RANS)。进行了两种计算,这些计算确定了叶片表面上的传热系数和绝热温度的值和分布。最后 极大地方便了设计工作,并允许构造方法在分析(例如热分析)的物理值中更快地定位。该论文描述并提出了未冷却的转子叶片的3D CFD分析,该叶片是两转子涡轮风扇发动机的低压涡轮(LPT)的一部分。使用CFD求解器TRACE [1]对稳态发动机工作点进行CFD分析,该求解器基于Reynolds时间平均(分解)的Navier-Stokes方程(RANS)。进行了两种计算,这些计算确定了叶片表面上的传热系数和绝热温度的值和分布。最后 该论文描述并提出了未冷却的转子叶片的3D CFD分析,该叶片是两转子涡轮风扇发动机的低压涡轮(LPT)的一部分。使用CFD求解器TRACE [1]对稳态发动机工作点进行CFD分析,该求解器基于Reynolds时间平均(分解)的Navier-Stokes方程(RANS)。进行了两种计算,这些计算确定了叶片表面上的传热系数和绝热温度的值和分布。最后 该论文描述并提出了未冷却的转子叶片的3D CFD分析,该叶片是两转子涡轮风扇发动机的低压涡轮(LPT)的一部分。使用CFD求解器TRACE [1]对稳态发动机工作点进行CFD分析,该求解器基于Reynolds时间平均(分解)的Navier-Stokes方程(RANS)。进行了两种计算,这些计算确定了叶片表面上的传热系数和绝热温度的值和分布。最后 它确定了叶片表面的传热系数和绝热温度的值和分布。最后 它确定了叶片表面的传热系数和绝热温度的值和分布。最后
更新日期:2021-01-07
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