6 (Техническая газодинамика Дейч М.Е), страница 11

Рассмотрим вначале случай, когда поверхности зеркал строго параллельны. Расходящийся пучок света от источника 5 проходит через линзу Ь и становится параллельным. Лучи параллельного пучка раздваиваются при прохождении полупрозрачного зеркала П~ Часть лучей АСЕ' проходит через полупрозрачное зеркало П1 и, отражаясь от зеркал 51 и П,, попадает на экран Э в тачке Е Другая часть лучей отражается от Пг и 5з и, пройдя зеркало Пз, попадает в ту же точку экрана! (траектария этого луча — АЕА'СП), Отражение лучей будет происходить также в точках С и В (лучи СВ и ВП) н С' и В' (лучи С'В' и В'В') полупрозрачных зеркал.

Эти лучи приходят на экран в точке К. Следовательно, часть лучей, идущих в точку 7, пересекает полупрозрачные зеркала (Пь П,) один раз, а та часть, которая попадает в точку К, пересекает П~ нли П, дважды При этом в точке К сила света будет меньшей. Тэк как все четыре звркала имеют пзраллельные поверхности, То длина оптнчесного пути (произведение траектории луча па пока. ватель преломления) обоих пучков, идущих в точку У, будет одннвнавай. В этом случае экран будет освещен равзачерно. Характер освещенности эцрана ~резко меняется, если зерхалз (5~ нлн 5з) повернуты на некоторый небольшой угол отнаснтелыно оси, перпендикулярной плоскости чертежа.

При этом изменяется длина оптического пути олного из пучков лучей, отраженных соответствующим зеркалом 5~ нли 5з и идущих в точку 7 В результате происходит интерференция лучей, встречающихся в точке К заключающаяся в том, чта часть лучей гасит лруг дру- га и на экране образуются перемежающиеся темные н светлые полосы ', расположенные на некотором одинаковом расстоянии И одна от другой (рис.

10-17,а). Если между зеркалами П~ н 5~ будет помещено исследуемое поле )7, плотность в котороч р отличается от плотности среды между П, н 5ь то благодаря изменению оптического пути луча СЕ' разность хода лучей СЕ' н ЕА' изменится, При этом полосы интерференции сместятся на некоторое расстояние параллельно самич себе (рис. 1О-!7,6). Величина смещения палас интерференция определяется по уравнению ! (и' — 1) р — р' — Я, (1 0-4) где ! н !' — длины оптического пути луча в средах с плотностями соотв тственнэ р н р'. Отсюда получаем разность плотностей: 5 р — р'= и,), Рис 10 17 Схема тическое изображение интерференционного спектра.

! Лучи, идущие в точку К, также интерфернруют лруг с лругом, однано, как указывалось, вследспвие значительно меньшей силы света в точке К интерференция здесь будет более слабой; небольшим дополнением схемы прибора ее можно исключить. 646 рцр где и = †, — — величина, завчсящая от условий эксперимента: угла поворота зеркал, плотности р' н коэфф гписнта преломления среды п' Величины и, р и Р определяются в ходе эксперимента. В тех случаях, магда наследуемое поле харзктернзуеггп неравномерным раопрвдвлением плотностей, смещение палас интерференции будет различным ча разных участках экрана; в резулшаге полосы будут искривлены.

При эточ линии одинаковых см щоний полос интерференции (й/Я=сапа() отвечают линиям постоянной плотности ( р — р'=сапа() в исследуемой области. Тачки образом, принцип действия интерферометра основан жа измерении разностей длин оптических путей света, Интерференционный метод позволяет детально ~иослцлгюать стрркту~ру потока в межлопагочных каналах решеток и с достаточно высоной точностью опрпхелять количественные характеристики мо всех точках гюля потока.

С помощью интерферометра летно установить изменение толщины пограничного слоя зэдоль профиля, а также положение точек отрыва слоя. Зтот згрибор позволяет разделыю определять потери трения, нромочные и волновые потери в плоских решепсах. В качестве примера ла рнс.

10-18 приведен интерференционный Рис. 10-18. Интерференпионный 'снимок течения газа в турбинной решетке (опыты ЦКТИ). снимок потока в турбинной решение. Сравнение каргин Рзсдределения давлений по профилю, полученных плевмометрическим и ннтерференцнониым методами, поназывает хорошее совпадение результатов оптических измерений с данными непосредственных измерений. Схема интерферометра путом лебольшого .дополнения позволиет одновременно получать инторферонцкопные и теневые фотографии спектров потока.

С этой целью в схему прибора можно ввести еще одно полупрозрачное зеркало Пз (рис. 10-16). Тогда часть лучей, отраженных зеркалом Пь даст на экране в точке Т теневое изображение спектра. Другая часть лучей, пройдя через зеркало Пь отразится зеркалом Пз так же, как и а обычной схеме прибора.

10-4. УСТАНОВКИ ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ РЕШЕТОК В СТАТИЧЕСКИХ УСЛОВИЯХ Испытания неподвижных решеток выполняются на установках различных тппов, схема к жонсврунция которых определяются задачами .нсхлпдования к принятой методикой вкопвримвнта. Испытания в статических условиях, кан уже чказывалось, прснвводятся с целью сравнительной оценки решеток и для изучения особенностей физического процесса обтекания различных решеток. Получаемые опытные характеристики в некоторых случаях могут быть использованы и для теплового расчета ступени.

Для определения характеристик к для исследования структуры потока л ~ршпетке используются ~различные методы аэродинамического эксперимента. К ким относится. А. Методы изучении спектра,потока, включаюгцке. й) измерения поля потока л характерных сечениях решетки насаднами, з также различными элеквржческнми приборами, фиксирующими полное и статическое давление, температуру полного торможения, направление скорости в точке; 2) изучение поля плотности оптическими методами (теневыми и интерюеренционнымк); 3) визуализацию потопа путем подмешивания инородных частиц, Б.Методы изучении потока у границ, профиля, в том ч псле: 1) измерение температур и давлений на поверхности профиля лопатки путем шрвнироввния; 2) изучение профиля скоростей в поправнчном слое с помощью микрогрубки или электрических приборов; 3) визуальное жсследоавние структуры пограничного слоя на профиле путем окрашнвания поверхности лопатки.

В. Методы взвешивания, включающие: 11) оцрелеление суммарного импульса потожа за решеткой; 2) опрцделение сил, действующих з~а решетку в целом и на отдельную лопатку в бесконечной решевке, с .помощью специальных весов. Г. Методы изучения нестационарных процесс о в, связавных с обтеканием огдельяой лопатки нли решегхн. Иослвдуются колебания обтекаемого юрофиля, а также пульсации скоростей, павлиний и температур обтекающего потока. Не останавливаясь па сравнительной оценке Различных методов исследования, отметим, что одновременное их использование в одной установке представляется нерациональным.

Осуществление такого требования делает установку хотя и универсалыюй, жо конструктивно слишком сложной, дорогой и неудобной в эксплуатации. Следует учитывать, что к схеме и конструктивному оформлению установки гхредьявлнюгся дополнительные требования, обусловленные конструктивными параметрами исследуемых решеток н газодинамичесннми параметрами потока пирея решеткой и за нею. Так, в исследуемой решетке могут изменяться; форма профиля, шаг ж высота лопаток, угол нх установки.

Важнейшими газодинамическими параметрами являются: угол входа потока на решетну, изменение которого должно предусматриваться в любой установке, скорость потока за решеткой М, (нлн на входе в решетку М~) число Ке. При этом в ряде снучаев прсдставляетсн необходимым обеспечить раздельное изучение влияния сжимаемости и вязкости на характериетикн решетки путем независимого изменения чисел М и Ке. Диапазон кзменения режимов диктуетсн в конечном итоге заданными условиями'эксперимента и требованиями практического моделирования. К числу атоследппх, жраме очевидных условий М=Ыегп и Ке=(беш, относятся специальные требования к организации потока перед Решеткой.

В некоторых случаях оказывается необходимым вводить искусственную эурбулнзацню зютока, в других —.тщатель- 645 но выравнивать поток на входе, а также обеспечивать условия обтекания бесконечной решетки. Изложенное выше показынает, что приншипиалыиые схемы и консгруктиипые формы установок для статических испытаний решеток моисно классифицировать ~по объектам исследования (установки для иопытвния ~плоских или цилиндрических решеток), по условиям испытания решеток (установки с открытой рабочей частью или с камерой протяводавления для испытания в равномерном или !4 Рис.

10-19. Принципиальная схема аэродинамической трубы для статического исследования плоских и кольцевых решеток. 1 в вачвах «азлчхв; 2 †кольцев «вмерз; 8 †сет; †измерите Рд. 8— 1 взмсгвтсль ыкп,''8 — тврвразачвас устройства; 7 — пазпвдявк; 8 и 18 — аосчвйкв: 8 — ы — ~алатвсввзз 18 — всслслзсмз» рсшеткп 12 — кааззвклт вк; 14 в 28 — вы хлавквя кзмсрв; 18 — съсмвый флзвсц; ы — савла взаскаго пакета; 17 — алаский дзксс: 18 — поле каардвввзввкв; 12 — лвффззав: 21 — ввл; 22 — упорный волшввввк, турбулнэировапном дозвуковом или оверхвузцовом потоке иа входе) и по принятой методике исследования (уста~нонки для детального изучения аэродинамических полей, для определении усилий, дейсввующих на профиль в решетке, для исследозапия решеток опвическими методами и т. и.).

Уечанэвки ~можно классифицировать таиже в зависимости от применяемого рабочего тела (паровые, воздушные, паровоздушные я др.) и способа организации рабочего потока (установки с избыточным или атмосферным давлением на входе, эжекторные установки, паровые установки, ~работающие на конденсатор). Лабораторные стенды полнсны, цак правило, включать несколько экоперименталызых установок. При этом круг вадач, решаемых еа каждой установке, ограничен ее конструкцией, принятой методикой исследования и пределыными значениями парамевров рабочего тела.