Analiza stanu naprężeń i odkształceń metodą elementów skończonych (MES) w łopatce drugiego stopnia turbiny gazowej

Turbiny gazowe projektowane są pod kątem wysokiej sprawności, co wiąże się m.in. z podnoszeniem temperatury w komorze spalania oraz zmianami konstrukcyjnymi pozwalającymi zachować odpowiednią odporność na deformację łopatek wywołaną przez pełzanie przy wysokich temperaturach w obecności korozji wysokotemperaturowej. Ekstremalne warunki pracy występujące w komorze spalania zmuszają producentów łopatek do stosowania coraz wytrzymalszych stopów i odporniejszych materiałów powłok ochronnych, a projektantów do poszukiwania optymalnych profili zarówno ze względu na kryteria sprawności jak i trwałości. Mimo to od lat znany jest problem deformacji łopatek turbin gazowych. Przedstawiono wybrane rezultaty numerycznych obliczeń naprężeń/odkształceń łopatki drugiego stopnia turbiny gazowej, a także porównanie ich z rzeczywistymi odkształceniami, które pomierzono na identycznej łopatce po eksploatacji.

---

Gas turbines are designed for a high efficiency, which is connected, among others, with increasing temperature in the combustion chamber as well as with their design modification whereby the blades remain resistant to deformations caused by both creep phenomenon at high temperatures and high temperature corrosion. Having in view extreme service conditions occuring in the combustion chamber the blade makers have to apply the alloys with still higher strength and protective coatings with still better resistance whereas the designers have to seek optimum blade profiles in terms of both efficiency and service life duration. Despite of those efforts the problem of gas turbine blading deformation has been known for years. This paper presents selected results of the numerical calculations of stress and strain occuring in the 2nd stage blade of gas turbine.