Газодинамика охлаждаемых турбин. Венедиктов В.Д. (1014153), страница 15
Текст из файла (страница 15)
Однако исследование требует практически таких же энергетических затрат, что и испыта. ния турбинных ступеней, Кроме того, изготовление комплекта соплавых лопаток, а также корпусов для установки кольцевого аппарата весьма трудоемко и дорого. указанные затруднения практически отсутствуют в случае проведения газодинамических исследований на секторных решетках, в частности, составленных нэ 7...10 натурных лопаток (отбракованных по каким- либо причинам при изготовлении первого экспериментального иэлелия).
Такие лопатки можно легко дорабатывать с целью исследования различных способов выпуска воздуха, а также тщательно препарировать для снятия полей параметров и выяснения локальных особенностей пространственного течения в лопаточных аппаратах. Потребный расход газа при испытании секторных решеток уменьшается в несколько раз; кроме того, они не требуют сложных и трудоемких корпусов. Более подробно особенности испытаний кольцевых и секторных решеток рассматриваются в разд. 4.4. При газодинамическом исследовании решеток с открытым воздуш. ным охлаждением возникает вопрос о возможности моделирования и пс.
реноса результатов модельного исследования на натуру. Как известна, ВВ для обеспечения подобия газодинамических явлений в неохлаждаемых решетках требуется, помимо геометРического подобия, выполнение ра.венства трех основных критериев подобия." не ыччп; и — = меж; а = — ььчч . с~,д! Нм сч (4.1) ч ч чт Однако при испытаниях решеток на холодном воздухе не удается выдерать условие 1с„= Ыеш.
Поэтому приходится идти на частичное моделироние по параметрам Не„н М„а влияние различия х,учитывать освенно. В охлаждаемых решетках число определяющих параметров и, слевательно, критериев подобия значительно возрастает. Так скорость по- а с, эа охлаждаемой решеткой, помимо ее геометрических парамет' в и критериев подобия по основному потоку (4,1), зависит также от раметров подобия, характеризующих течение охлаждающего воздуха, его подогрева в системе охлаждения, от глубины охлаждения лопаток иенэотермичности пограничных слоев йа лопатках) н т.
д„т. е, сч=У(Не„; В4,'й,'с,'~,'Гчч',П1П„'1гч'И," ТМо-.) . Обеспечить равенство критериев подобия при их столь болыиом коестве практически невозможно, в особенности при газодинамических ледованиях, когда система охлаждения лопаток выполняется упра' енной (предназначенной по существу лишь для подвода и выпуска хлаждающего воздуха на поверхность лопаток). Другими словами, не можно более или менее полное моделирование газодинамических процессов в охлаждаемой решетке даже при испытаниях в ненэотерми. ких условиях (1;, = 0,5...0,8) и тем более - в иэотермических уело. ях (Г',В ~ 1). Исходя иэ сказанного при гаэодинамическом исследовании охлаждаых решеток целесообразно в первую очередь построить физическую и тематическую модели явления. Одной иэ задач экспериментального ледавания является проверка достоверности этих моделей при разчных произвольных значениях критериев подобия.
Непосредственный перенос численных результатов модельного исследования на натурные славия невозможен. Определение фактических параметров охлаждаой решегки в натурных условиях должно проводиться по отработаной в процессе исследований методике расчета. 4.2. асавйннасти ГазадинАмичискага иссле)ишания ттансзвукавых ахлаждавьнях тваштак Описание стенда для исследования решеток. Экспериментальные исчледования трансэвуковых охлаждаемых решеток проводятся на специальных автоматизированных стендах.
Схема одного из таких стендов .изображена на рис. 4.1. Стенд работает на зксгаустерном режиме: на входе в решетку давление и температура основного потока близки к атмосрным; уровень турбулентных пульсаций не превышает с, 0,02...0,05. г г рис. 4.1. Схема стенда для мзаягнамиимкого нгхлздонаннл охлзждаеммх репекгк. 1- реаезк*! 1, Э вЂ” входные и выходные направхеммне сгиорки; 4 — насадок; б - ресивер; б — зксгаусгср; 7 — подвод „охлажзимнгего" воздуха; 1 — юмзрнгелзное устройство; р - регулирувпме напекли;!Π— магистраль сжатого воздуха; !1 — баллон углмсислого газа или жидкого ззозз Прн изменении скорости потока за решеткой в пределах )с„л и 0,8...1,4 и хорде профиля! = 50...80 мм и ! Яе= зол! с хззл! = !64...
Ц.!Рб з (4.2) где Ьз — постоянный множитель; е — газодинамическая функция. Стена оборудован системой подачи „охлзждающегоп воздуха и позволяет проводить исследования в основном в иэотермнческих условиях (2",з м Т,з м 205К). В этих условиях изучается только основная составляющая дополнительных потерь, связанная с выпуском охлаждающего воздуха в протеч. ную часть. Дополнительные потери, связанные с охлаждением, в том числе, термо,динамические потери нз-за отвода тепла в лопатку, из.за нензотермнчностн пограничных слоев на лопатках и другие прн этом не выяв. пяются, Оценка этих составляющих дополнительных потерь может быть проведена на основе специальных неиэотермических испытаний либо расчетными мегодамн.
Стенд позволяет проводить нспьпання также при выпуске нз лопаток углекислого газа илн захоложенного воздуха (путем добавления в него 7р испаряющегося жидкого азота), имеющих параметры, отличные от параметров основного потока. Экспериметнальные решетки собираются нз 8...9 лопаток постоянного сечения высотой !зе = 125 мм. Для отсечки н слива пограничного слоя, об' разующегося на стенках установки до входа в решетку, на лопатки устанавливаются отсечные пластины на расстоянии 5...40 мм от торцевых по. верхностей межлопаточного канада; фактическая высота лопаток между отсечными пластинами может составлять 1г 30...100 мм. Лопатки выполняготся пустотелыми с выпуском воздуха через отверстия или щели на разных участках профиля. Прн испытаниях измеряются поля полных и статических давлений за решетками, в том числе на разных расстояниях х= (0,3...1,5) азот выходных кромок.
Статическое давление измеряется с помошью отбора д авлення через отверстия, расположенные на отсечной пластине в количестве 20...35 и пределах (1,5...2) 8 а также в потоке с помощью специального комбинированного насадка. Измерения проводятся как правило за 2...3 средними лопатками в решетке. Кроме того, измеряется распределе. ние давления по профилю лопатки, в том числе за выходными кромками с помощью отборов давления через отверстия диаметром гу = 0,4...0,5 мм.
Перемещение насадка вдоль Фронта между заранее установленными концевыми выключателями производится с малой постоянной скоростью р = 1...3 ммус, при которой отсутствует гистереэис в показаниях прибоизс с ров. Все газодинамнческне параметры (р,; рз,' 8 1,.) в процессе движения насадка измеряются электрическими датчиками давления типа ИКД-27, ДМИ и др.
Результаты измерении с частотой опроса каждого датчика у = 10 Гц записываются н» магнитную ленту для последующей обработ- Г кн. Для визуального наблюдения показания каждого датчика эаписываютсч также в виде эпюр на ленты электронных потенциометров. Стенды, работающие на эксгаустерных режимах, не позволяют произвольно изменЯть УРовень Не н Аз,л. Этот недостаток отсУтсгвУет У стендов, работаюших по замкнутой схеме: с наддувом на входе н разрежением на выходе нз решетки. Вследствие этого, изменение йе и лз, может производиться независимо друг от друга.
Уровень турбулентности перед решеткой на таких стендах составляет е ! = 0,05...0,1. Особенности исследования трансзвуковых решеток. Как отмечалось, результаты экспериментального исследования трансэвуковых решеток, . полученные разными авторами, имеют повыпзенный разброс. В значи. тельной степени это обусловливается особенностями исследуемых решеток и экспериментальных стендов, а также отсутствием единой достаточно отработанной н надежной методики экспериментирования и обработ. ки экспериментальных данных. Для оценки влияния особенностей решеток н стендов, а также условий проведения эксперимента в работе )28) было проведено сопоставление результатов исследования идентичных плоских рабочих решеток в четырех различных организациях.
Решетки были подобны между собой; однако размеры лопаток, их число в решетке, размеры н форма насадков, а также сами стенды, в том числе лодводянзне каналы в разных организациях были различными, Испытания показали, что характер течения в ре- 71 Ргнет гтгнтя г,р уим йр ур а д' вы да ск вд ни ул ко рг )тг пр пр Ан 72 рнс. 6,2. амаор сечении нзмерелнй за трансзвуковой рмлеткой: 1 — след за лолаткой; 2 н 3 — внеюний и внутренний кромочнме скачки; Š— траненнзсй скачок; 3- насадок; 6 — скачок; г — отаорм статического давлении; у — у — сечение измерений; е — смнление скачка от оси следа в сечевик измерений щетках на грансзвуковых режимах примерно одинаков, хотя эалирание решеток происхолило при разных значениях Хи иэ-эа разной толщины вытеснения на торцевых поверхностях каналов. Различие в потерях было примерно таким же, что и разброс реэультатоп измерений в одной решетке эа разными лопатками, и составляло бь„р н+0,005...0,007.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
