Analýza proudění v labyrintových ucpávkách malého turbovrtulového motoru

Abstract

Disertační práce se zabývá prouděním v labyrintových ucpávkách leteckého turbínového motoru. Labyrintové ucpávky se používají k nekontaktnímu těsnění hlavního pracovního prostoru motoru a tím zvětšení účinnosti motoru. Na rozdíl od jiných prací se nezabývá vlivem hmotnostního průtoku či profilu těsnění, nýbrž vlivem teploty proudu plynu na proudění v ucpávkách při jejich různém nastavení. Vlastní práce analyzuje postup výpočtu proudění plynu v labyrintové ucpávce pomocí numerických metod. Dále se zabývá konstrukcí měřícího zařízení pro experimentální ověření metody vypočtených hodnot stejně jako popisem a ukázkou experimentu. Jsou ukázány výsledky měření, které se uskutečnily na skutečném motoru na pozemní zkušebně. Nakonec je ukázán nově navržený inovativní přístup k labyrintovým ucpávkám, který by mohl v konečném důsledku zajistit vyšší výkony motoru. Prezentované výsledky jsou použitelné v obecné průmyslové praxi, která se zabývá konstrukcí nejen turbinových leteckých motorů, ale také např. plynových turbín, které jsou hojně rozšířené v loďařském průmyslu.

The thesis deals with internal labyrinth seal flow in an aircraft turbine engine. The labyrinth seals are using with contactless sealing in internal air flow. Based on the goal of better sealing, it should be possible to increase the efficiency and general performance parameters of the engine. Unlike other works, it does not deal with the influence of the mass flow or the profile of the seal, but with the influence of the temperature of the air flow in the seals at their different settings on the flow. The work itself shows the method for calculating the air flow in a labyrinth seal using numerical methods. It also deals with the construction of a measuring device for verifying the calculated values as well as the description and demonstration of the experiment. The results of measurements performed on a real engine at a ground test facility are shown. Finally, a newly designed innovative approach to labyrinth seals is shown, which could ultimately provide higher engine performance.The presented results are applicable in general industrial practice,which deals with the construction of not only turbine aircraft engines, but also, for example, gas turbine machines widely used in the shipbuilding industry.