5 (1014112), страница 12
Текст из файла (страница 12)
8-53. а — сверхзвуковая реактввная решетка МЭИ с еотнутоа спннкой н косов срезе н небольшн» расшвреннем мемлопаточных каналов; б — влнянве расширения канала на характервстнкв сверхзвуновых решеток с вотнутой спвнкой в косов срезе )опыты МЭН). у — т=),17; 1=0,то )плоская спинка в косов срезе); г — Пш),17; у=обоз; о — ):б),~о; т=-ооон а — )=),о; с.=о аэ) <крввые г, о в б— воен)тая спинка в косоч срезе). внутрь канала.
Прн этом необходимая расчетная вогнутость опинки уменьшается и обводы профиля упрощаются. Целесообразность введения небольшого расширения канала до косого среза основывается о)а кривых потерь, приведенных на рис. 8-50: при малых значениях параметра ) интенсивность возрастания Ь р на лерасчетных режимах резко снижается. С уменьшением числа Мо угол выхода, потока в таких решетках будет изменяться 542 более интенсивно, чем в решетках с расширяющимися каналами. На рис. 8-53 представлены некоторые результаты исследования решеток, спрофнлированных указанным методом.
Сравнение кривых показывает, что такие решетки имеют значительные преимущества не только на переменных, но и на расчетных режимах по сравнению с решетками, имеющими большое расширение канала Д) 1,2). Опыты показывают также, что для околозвуковых скоростей (М,(1,2) удовлетворителы)ые результаты могут быть получены путем выполнения прямолинейной спинки в косом срезе; при этом точка разрь)ва кривизны на спинке располагается внутри канала. В-12. СТРУКТУРА ПОТОКА В АКТИВНЫХ РЕШЕТКАХ ПРИ ОКОЛОЗВУКОВЫХ И СВЕРХЗВУКОВЫХ СКОРОСТЯХ Обтекание активных решеток потоком околозвуковых скоростей характеризуется наличием сверхзвуковых зон как на спинке в косом срезе, так и на входном участке спинки. Поэтому наряду с М, — критическим числом М„ при котором возникают звуковые скорости в косом срезе, имеет смысл введение понятия второго критического числа Мо определяющего такой режим обтекания, при котором звуковые скорости возникают на входной кромке.
Так же как и Мо, величина М зависит от шага и угла установки. Кроме того, второе критическое число М, решающим образом зависит от угла входа потока. На рис. 8-54 представлены значения М, и М, в зависимости от 1, ~„и угла входа потока р,. Как видно, при малых Р, и больших г М (Мг, т. е. звуковые скорости в активной решетке возникают вначале на входных кромках лопаток. С увеличением шага М, увеличивается. Характер изменения Мо и Мо в значительной степени определяется также формой профиля: кривизной спинки в косом срезе и на входном участке и толщиной кромок. На режимах М,)Мо на входном участке спинки каждога профиля решетки образуется й-образный скачок.
При увеличении скорости этот скачок развивается в головной скачок для соседнего профиля (рис. 8-55). Непосредственно за каждым головным скачком поток дозвуковой, однако 343 544 такая схема обтекания, очевидно, имеет место только в том случае, когда после каждого скачка поток ускоряется и перед следующим скачком скорость М) Е По мере увеличения скорости набегающего потока головные скачки приближаются к входным кромкам и искривляются. При этом поток за скачком вихревой и вдоль фронта решетки скорости меняются по величине и направлению. 1 При некотором значении М, , когда осевая со- а1п аг ' ставляющая скорости сверхзвуковая, скачки, возникающие р,а Рис.
8.54. Влияние относительвого шага Г, угла установки р и угла входа потока рг на кригнче- У ские значения Ма для активной решетки. перед каждым профилем, сливаются в единый волнообразный скачок (рис. 8-56,6). Левые ветви головных скачков поворачиваются в направлении к вогнутой поверхности профиля. При дальнейшем увеличении М, скачки входят в межлопаточный канал. Следовательно, на режимах 1 М,Р- .—. соседние профили не оказывают влияния на по- 1 ток перед входными кромками и поэтому обтекание входных участков таким сверхзвуковым потоком можно рассматривать изолированно.
Однако в большинстве встречающихся случаев скорости на входе в решетку недостаточно велики и осевая скорость потока значительно меньше звуковой. В этом случае влияние профилей распространяется в направлении против потока. Рассмотрим обтекание сверхзвуковым потоком идеальной жидкости решетки с конечным числом профилей при условии, что осевая скорость меньше звуковой.
Предположим, что толщина входной кромки равна нулю, конструктивный угол кромки весьма мал и спинка профиля до входного сечения канала образована прямой, угол наклона которой к фронту решетки равен р,. Если вектор скорости на входе в решетку направлен под углом р,, со стороны спинки на входной кромке возникает слабый разрыв — характеристика, Вдоль прямолиней- Рнс.
8-55. Схемы течения сверхзвуковог о потока в активной решетке, ного участка спинки скорость сохраняется постоянной и, следовательно, перед кромками следующих профилей скорость потока равна скорости перед первым профилем (рис. 8-66,а). Таким образом, в этом случае поток перед решеткой с бесконечным числом профилей не отличается от потока на бесконечности. В том случае, если вектор скорости на входе в решетку направлен под углом, меньшим р,, на входной кромке первого профиля (со стороны спинки) образуется волна разрежения, в которой поток ускоряется н поворачивается на угол 5 = р, — р, (рис.
8-56,6), Вдоль прямолинейного участка спинки профиля скорость сохраняется большей, чем скорость на бесконечности перед Ф решеткой, и вектор ее направлен под углом рг ='р,)р,. Поэтому на кромке следующего профиля возникает волна уплотнения и все ниже расположенные профили обтекаются потоком большей скорости, чем первый. При р,) р, на входной кромке первого профиля возникает скачок уплотнения, в котором происходят уменьшение 545 а) аг '(1с (8-56) (8-57) 647 скорости и поворот потока на угол 3 = р, — р,. Дальнейшие рассуждения аналогичны случаю, когда р, ( р,. Если при )), -Ар, рассмотреть решетку с бесконечньпи числом профилей, то необходимо допустить, что на бесконечности перед решеткой должны существовать или волна разрежения (при рг(р,), в которой поток поворачивается на угол 6= р — р„ или скачок уплотнения (при рг ) 'р,).
Это противоречит условию р, ф р,. Следовательно, при Рис. 6.66. Структурз сверхзвукового потока иа входе з активную решетку. сверхзвуковой скорости перед решеткой поток на бесконечности может быть направлен только под углом р, = р г ' В реальных условиях рабочая решетка обтекается совместно с направляющей. В этом случае все изменения структуры потока на входных кромках первого профиля локализуются в косом срезе направляющего канала, причем в такой системе можно обеспечить обтекание решетки . 646 сверхзвуковым потоком при любом угле входа р,чар, (до наступления режимов „запирания", э 8-13).
При этом обтекание ниже расположенных профилей в значительной степени определяется системой скачков и волн разрежения, отраженных от стенки косого среза сопла. Структура потока перед решеткой усложняется, и нарушается однообразное обтекание всех профилей, Периодичность потока на входе в рабочую решетку при сверхзвуковых скоростях будет наблюдаться в интервале, кратном шагу направляющей решетки. К. Осватичем было обнаружено, что даже в случае ножевой входной кромки при расчетных углах входа потока в решетке может возникать сложная система скачков.
Анализ этих результатов показывает, что головные скачки, возникающие перед решеткой, формально можно разделить на три основные группы: скачки, обусловленные толщиной и формой входной кромки, скачки, зависящие от формы межлопаточного канала (скачки „запирання" межлопаточного канала), и скачки (или волны разрежения), обусловленные нерасчетным углом входа потока в решетку ф,~~,).
В реальных условиях эти скачки разделить практически невозможно, так как они образуют единую сложную систему. 8-13. ПРИВЕДЕННЫЙ РАСХОД ГАЗА ЧЕРЕЗ РЕШЕТКУ. ОСОБЫЙ РЕЖИМ АКТИВНОЙ РЕШЕТКИ В СВЕРХЗВУКОВОМ ПОТОКЕ Запишем уравнение неразрывности для сечений входа и выхода из решетки (рис. 8-57) в следующей известной нам форме (см. З 8-11): г7, з(п Р, = гу,а, з(п Рк; а, = — ". м Это уравнение может быть использовано для графического расчета параметров потока в решетке. Заметим, что осевая проекция д, равна: г(1» = гуг згн Ягг г)а~а зги ))з = гузазе.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
