Ocena modyfikacji układu parownic oraz otworów chłodzących turbiny gazowej GTM-140

STRESZCZENIE: W pracy przedstawiono analizę numeryczną 3D dwóch konfiguracji lotniczej komory spalania silnika GTM-140. Porównane zostały wersje 6- oraz 12-parownicowe z różną dystrybucją otworów chłodzących oraz rozcieńczających spaliny w płomienicy silnika. Do obliczeń zostało użyte oprogramowanie ANSYS Fluent. Oba przypadki pochodzą z autentycznych silników turboodrzutowych wyprodukowanych przez firmę JETPOL. Głównym celem pracy jest weryfikacja nowej konfiguracji z zastosowaniem sześciu parownic. Jako model numeryczny został użyty model RANS (z modelem turbulencji k-e), zastosowano model spalania Non-premix combustion. Cząstki paliwa w postaci kropel zostały opisane przez model Discrete phase model. Obliczenia wykonano dla masowego natężenia przepływu 0,35 kg/s oraz temperatury 400K.

SŁOWA KLUCZOWE: silnik odrzutowy, spalanie, Non-Premix Model, CFD.

ABSTRACT: The paper presents 3D analysis of two configurations of an aircraft combustion chamber used in GTM-140 jet engine. Calculations using the ANSYS Fluent package were carried out for 6 and 12 vaporizers and various distribution of the cooling and dilution holes in the flame tubes. Both cases are authentic designs of engines manufactured by Jetpol. The aim of the paper is to validate the new configuration with 6 vaporizers. The k-ε (RANS) Turbulence Model and Non-Premixed Model of combustion was used. Discrete phase model in a Lagrangian fashion for representation of the fuel evaporation was used. The calculations were performed for the mass flow rate 0.35kg/s and air temperature 400K.

KEYWORDS: jet engine, combustion Non-Premix Model, CFD.

BIBLIOGRAFIA / BIBLIOGRAPHY:

• Suchocki T.K., Lampart P., Klonowicz P.: Numerical investigation of a GTM-140 turbojet engine, 11^th SYMKOM Conference, Łódź 20-23 October, 2014.
• Strelkova M.I., Kirillov I.A., Potapkin B.V., Safonov A.A., Sukhanov L.P., Umanskiy S.Y., Deminsky M.A., Dean A.J., Varatharajan B., and Tentner A.M.: Detailed and reduced mechanisms of jet a combustion at high temperatures, “Combustion Science and Technology”, 2008 Volume 180, Issue 10-11.
• Frassoldati A., Cuoci A., Faravelli T., and Ranzi E.: Global kinetic mechanism of kerosenecombustion for cfd applications, Proceedings of the European Combustion Meeting, Italy, 2011, pages 1-6.
• Gonzales C.A., Wong K.C., Armfield S.: Computational study of a micro-turbine engine combustor using large eddy simulation and Reynolds average turbulence models, 2008, “ANIZAM Journal” 49, 407-422.
• Suchocki T.K., Lampart P.: Badania numeryczne spalania paliwa lotniczego w silniku turbinowym GTM-140, XXI Warsztaty Naukowe PTSK, Białowieża 21-24 maja, 2014.
• Møller Bering R., Elgaard Buskov K.: Numerical Investigation of the Soot Initiated Formation of Ultra-Fine Particles in a Jet Turbine Engine Using Conventional Jet Fuel, Master’s Thesis, 2005.
• Kamps T.: Model Jet Engines, Modellers World, 2005.

DOI: http://dx.doi.org/10.17814/mechanik.2015.7.300