5 (1014112), страница 14
Текст из файла (страница 14)
е. зависит от геометрических параметров решетки. 556 Рнс. 8-6!. Зависимость угла выхода потока ха из акн|нной ре~нсткн от 1, при Мз, — — -Мз и Цзаз — >8'20'. также зкспериментальные точки, полученные при М„= =1,62. Можно отметить удовлетворительное совпадение расчета с опытом. 8-14. ПРОФИЛИРОВАНИЕ И РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО ИССЛЕДОВАНИЯ АКТИВНЫХ РЕШЕТОК ПРИ БОЛЬШИХ СКОРОСТЯХ Проектирование и отработка профилей решеток для около- и сверхзвуковых скоростей осуществляютсяэкспериментально. Опыт показывает, что сверхзвуковые активные решетки имеют малые потери только в том случае, когда на входе в решетку поток затормаживается до малых сверхзвуковых скоростей. Рассмотрим два возможных метода профилирования сверхзвуковых активных решеток с торможением потока иа входе, Первый метод заключается в том, что торможение организуется на входном участке спинки профиля. 557 с этой целью входной участок спинки выполняется вогнутым для плавного торможения, сверхзвукового потока (с возможным образованием отсоединеппого криволинейного скачка) или с угловыми изломами дл сту- 1 Я пеичапого торможения |в системе косых псачков.
Второй метод основывается на торможении потока в криволинейном или косом скачках, организуемых во а4гт мн1»т ау м» Рнс. 8-62. Схемы активных сверхзвуковых репхе- ток. а — со ступенчатым торможением иа входе; б -с плавным торможеНием влоль спинках на входе; е — с торможением в косом или примом скачках на вогнутой поверхнагти. входном участке канала. При этом входной участок опивки выполняется прямолинейным илн очень малой кривизны, а конструктивный угол входной кромки выбирается таким, чтобы торможение потока, происходило в скачке, возникающем со стороны вогнутой поверхности. При небольших сверхзвуковых скоростях (М~<1,25) ' См. гл.
4. 55Я потери в прямом скачке невелики (1 — 1,бого). Потери при расширении потока в косом срезе также могут быть сведены к минимуму. Поэтому межлопаточный канал решетки, работающей при небольших сверхзвуковьрх скоростях, можно п|роектировать суживавшимся так, чгобы перед нею возникал прямой, скачок «запираиия». При больших сверхзвуковых скоростях целесообразно межлопаточный канал делать сужающе-расширяющимся. Возможные формы профилей .и каналов активных сверхзвуковых решеток, приведены на рис. 8-б2.
Как показывает теоретический анализ, даже в межлопаточном канале относительно большой кривизны можно избежать образования скачков уплотнения. Этот вывод подтверждается также данными эксперимента. На рис. 8-бЗ представлены схема и фотографии спектров обтекания сверхзвуковым потоком активной решетки ТР-2Л ' Перед толстой входной кромкой возникает скачок уплотнения а. На входной кромке и на спинке профиля поток ускоряется в волнах разрежения. Волны разрежения замьркаются скачком б, который вместе со скачком а об~разует головной Х-образньрй скачок. В точке А 'наблюдается отрыв пограничного слоя. Х-образный головной скачок вызывает излом границы вихревой зоны в точке В.
Однако отрыв пограничного слоя сохраняется до выходного сечения межлопаточного канала, причем граница вихревой зоны и вогнутая поверхность профиля образуют фиктивньвй канал практически рлостояпной ширины. В месте падения кромочного скачка на спинку возникает локальный отрыв пограничного слоя вследствие кривизны спинки; за скачком (точка С) поток ускоряетсч. На подходе к выходной кромке образуется отсоединенлый скачок уплотнения в. За "кромкой возникает второй, кромочный, скачок е. Оба скачка сливаются в один г-образный скачок.
В решетках группы А при сверхзвуковых скоростях появляются дополнительные, потери: в скачках уплотнения на входе, в вихревой зоне, образующейся вследствие отрыва пограничного слоя за скачком б, в кромочном и отраженном скачках б( и в Х-образном скачке. Сувеличением скорости эти потери интенсивно увеличиваются. ' Решетки группы А рассчитаны на обтекание потоком дозвуковых скоростей. 559 Решетки группы Б, разработанные в МЗИ для околозвуковых скоростей, характеризуются меньшими толщиной входной кромки и кривизной спинки на входном участке н в косом срезе.
В этих решетках перед входной кромкой возникает криволинейный скачок а (рис. 8-64) меньшей интенсивности На криволинейной поверхности спинки (за точкой А) происходит интепсив- Рис 6-64 Схема саерхааукоеого потока а решетках группы Б. !к -!! !!- ' щокя .йй! ! -,. йь,„ и „а !! Зк ййм М о ! авкь 660 бб! ное ускорение потока. Замыкающий зону расширения скачок расположен внутри канала (канал № 1 на рис.
8-64). В том случае, когда перерасширение небольшое, торможение происходит только в головном скачке (в точке В, канал № 2 на рис. 8-64), При большой конфузорности канала перед нам (не перед к~ромкой) возникает скачок уплотнения (режим «запирания», канал № 3 на рис. 8-64). Такое положение скачка обеспечивает устойчивое дозвуковое течение в межлопаточном канале Если профилированием выходного участка спинки добиться малых потерь при расширении потока в косом срезе, то такая решетка может оказаться высокоэкономичной до чисел Мг = 1,25 На рис.
8-65 приведены кривые потерь в решетках ,Групп А и Б. При Ма~ 0,95 потери в решетке ТР-1А ниже, чем в решетках группы Б. Однако при Ма>1 нотери в решетке ТР-1Л резко возрастают; в решетках гррпы Б при Ма~ 0,95 —:1,25 потери ниже. Значение критического числа М для решетки группы Б во всех случаях выше, чем для решетки типа А. В решетке ТР-2Б уменьшение потерь происходит до Ма=1,0, Однако при Ма>1,! наблюдается более интенсивны!! рост потерь, чем в решетке ТР-!Б. Это обуслов- лено большей кривизной спинки профиля ТР-2Б в кобом срезе.
На рис. 8-66 представленьи кривые распределения давлений по профилю решетки ТР-1В, спроектированной в МЭИ для сверхзвуковых скоростей по методу торможения потока в косом скачке, возникающем внутри канала со стороны вогнутой поверхности. Межлопаточный гп о / огз п,в о,т о,в о,в 1п У бг бз бч Рис 8-65, Зависимость профильных потерь в решетках групп А и Б от числа М, канал решетки сужаюше-расширяюшийся. Минимальное сечение расположено на входном участке (точки 8 и 7 н И вЂ” 14). Торможение потока происходит перед входным сечением канала (точки 10 — 12).
При М1>1,0 перед каналом возникает прямой скачок, который с увеличением числа М~ приближается к входному сечению. При М~>1,5 головные скачки входят в межлопаточный канал и торможение происходит в системе косых скачков; в канале поток ускоряется, причем в зоне минимального сечения на спинке профиля обнаруживается глубокое разрежение. При увеличении М, минимальное давление уменьшается, а начало диффузорного участка, смешается по потоку.
На рис. 8-67 показаны спектры обтекания решеток группы В. Характерно, что при достаточно больших числах М~ скорости в межлопаточных каналах сверхзвуковые, но скачки уплотнения отсутствуют, несмотря на большую кривизну каналов. На'входном участке профиля, перед кромкой, образуется система головньхх скачков. 562 й я О. и й . » ат а Я и о И х сь 563 е оо м о о и и и д ! ааП!! ИмвПП аы с:ам с Е ~вь.к аббе - "вас Йм Пи аомя! в ьмыв п а вв иП ва ш П вй йа!) В том случае, когда решетка спроектирована по иетоду ступенчатого тормо кения потока вдоль спинки профиля (система косого — прямого скачков), при больших 95 Цб 67 аб Рр ПР l,~ ы 7,0 79 07 сб 87 Рис.
8-68. Сривиеиис характеристик сверхзвуковых Вктивиых решеток рпзличиых типов. 7. 2, б. 4 — решетки с сужающе расшнрвющнивса каналвмн; 7, б — с тормсамнпем в сквткап на анапе. б — с поетопппмп севенпеи напала, б — тг-ан, 7астг-!А. Рис. 8-69. Зависимость концевых потерь в решетках от числа Иа. 7 — тг ш прн П,=.!В, 2 — тг !в прн П;агч б — тг-!в-7 прн П,=!В". 4 — тнав рн 8,=-24', б-тс-7А прн П,=зс'.
сверхзвуковых скоростях образуются два скачка, один из которьПп располагается в месте излома (рис. 8-67,б). На рис. 8-68 дано сравнение к!отерь в активных решетках, спроектированных по методу торможения патока 665 вдоль опйнки профиля и по методу торможения в косом скачке на вогнутой поверхности. Можно отметить, йто первый метод позволяет добиться нескольколучшихкаРактеРистик Решетки пРн Мз)1,3 (на 1 — 2,5оь). Однако этот вывод сделал на основании ограниченного количества экапернментальных данных. Опыты показывают, что прн околозвуковых и сверхзвуковых скоростях концевые потери для всех решеток значительно уменьшаются (рис.
8-89). Уменьшается также неравномерность углов выхода потока по высоте решеток. ГЛАВА ДЕВЯТАЯ ТЕЧЕНИЕ ГАЗА В СТУПЕНИ ТУРБОМАШИНЫ йлк ОСНОВНЫВ УРАВНВНИЯ В ступени турбомашины происходит преобразование потенциальной энергии газа в механическую работу (турбина) или механической работы в потенциальную энергию газа (компресоор). В обоих случаях поток газа совершает энергетический обмен с окружающей средой. Рассмотрим принцинпиальную схему ступени турбины с осевым потоком газа. На рис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
