Физические явления в периферийной области необандаженной турбинной ступени

Физические явления в периферийной области необандаженной турбинной ступени

В настоящее время применяются разнообразные конструкции периферийного меридионального обвода необандаженных турбин­ных ступеней. Проточная часть у периферии может выполняться гладкой, без уступа перед РК.

В таких ступенях по существу пе­рекрыша РК оказывается отрицательной, так как рабочая лопатка получается короче направляющей. Эта перекрыша в ряде случаев делается большой, чтобы избежать задеваний при резких изме­нениях температур ротора и статора. Часто из соображений надежности работы РК лопатки у периферии утоняются. В не­которых конструкциях у периферии проточной части предусмат­ривается уступ за НА и положительная перекрыша РК.

Из опыта известно, что в периферийной области необандаженной решетки с радиальным зазором (щелью) течение имеет ярко выраженный трехмерный характер. Все же еще ощущается недостаток экспериментальных данных по изучению процессов взаимодействия основного и щелевого потоков, что за­трудняет разработку физически обоснованной модели течения для теоретического анализа концевых явлений, вызываемых радиаль­ным зазором. Особенно это относится к вращающимся решеткам турбинных ступеней.

Специальные опыты по изучению основных особенностей пери­ферийного потока в РК, проведенные как на модельных ступенях, так и на прямых решетках с зазором, позволяют сделать заклю­чение, что течение вблизи щели носит четкую вихревую структуру, осложненную интенсивным щелевым потоком и вторичными тече­ниями газа.

Попадая в решетку у периферии, рабочее тело разделяется на основной межлопаточный поток, периферийный и щелевой потоки в радиальном зазоре; при этом периферийный поток в целом поступает в пространство над решеткой приблизительно под углом . Следует заметить, что понятие «щелевой поток» здесь относится к области течения только между торцевой поверхностью лопаток и наружной стенкой; находящийся над межлопаточными каналами периферийный поток проходит в некотором условном радиальном зазоре между наружным обводом проточной части, с одной стороны, и основным межлопаточным потоком, с другой, вступая во взаимодействие с последним. Движение периферийного и щелевого потоков происходит в весьма сложном поле давлений. Между вогнутой и выпуклой сторонами профиля лопатки вблизи свободного конца устанавливается некоторый градиент давления, вызывающий интенсивное течение рабочей среды из межлопаточ­ного канала со стороны вогнутой части профиля через радиальную щель к выпуклой поверхности лопатки.

Попадая в радиальную щель над торцем лопатки, периферий­ный поток взаимодействует с мощным течением основного потока, создаваемым разностью давлений по обе стороны профиля РЛ. Таким образом, щелевая струя складывается из периферийного и части основного потоков и при выходе из щели обладает большой кинетической энергией.