Газодинамика охлаждаемых турбин. Венедиктов В.Д. (1014153), страница 18
Текст из файла (страница 18)
Однако это не имеет никакого значения, так как правильно оценивая по обоб. шенным экспериментальным данным момент количества движения статическое давление и угол потока за решеткой, мы можем яравнльно определпгь мощность турбины и обеспечить минимальный уровень потерь при входе в последующий лопаточный аппарат. (Это не обеспечивается при осредненнн, например, нз условий Х», 6», Б» = Ысш, когда потери оцениваются правильно, однако мощность турбины, углы потока, статические давления по сечениям н др.
вычисляются с погрешностью.) Действительный расход газа за решеткой б» может несколысо отлн. чаться от расхода газа, подсчитанного по средним параметрам за решеткой, Действительный расход можно оценить по соотношению где П = 0,998...0,995 — поправочный коэффициент (см. ниже, рис.
4.7). Средняя полная температура потока за охлаждаемой решеткой определяется по формуле (4.9). Ее можно оценить также из уравнений смешения идеальных газов в виде р м работы охлаждаемой трансзвуковой Решетки наиболее целе сообразно характеризовать осредненным по шагу значением статического давления (4,! 1) нлн аднабатической приведенной скоростью, подсчитанной по этому среднему давлению ! Оценка погрешности упрощенных методов осреднения.
При исследованин дозвуковых решеток, за которыми статическое давление практи. чески постоянно по фронту, часто применяют упрощенный метод обработки экспериментальных данных, середняя полное давление за решеткой по шагу т, е принимая К ффнцислт скорости определяется при этом по формуле (4.!э), приве- денной к виду Сопоставим значение»р» (полученное по упрощенной методике) с действительным значением»р, полученным при осреднении в предположении о неизменности Х», Р, и К,. Для упрощения анализа действительные законы изменения р» и Т, по фронту аппроксимируем простейшими функциями, например, вида ! с;в ес, рр и/рС)м Фь сь сс — ! л — (рт(р!) 46 4Р а (4.27) а-! т-(рт(р;) " и! Рис, 4Л. Схема распределения с = ! — —, и «Я« у' ! ре 0 ! — — гв следе та охлеждеемой лопаткой Ьзр рнс.
4Х алилние неоднородности ломка на есо осредиениьи первые рм (след итотермиееский): е -млнснмосв ар -(р/ р,)ю от лармппрон ар и а„прн Лт,„= 0,6; Р - елияиие неоднородности на ла и"-с /пл Па этом же рисунке показаны зависимости для поправочного корф" флпиента р' 6с/6с„. Видно, что прн повышенной неоднородности потока действительнйй расход газ» 6! может оказаться на 1...2ув меныие схода 6т, определенного по осредненному значению скорости (4.!3). ри й < О3 и Ь, < 0,3 разницей между 6 ! и 6т„можно пренебречь.
При нензотермическом следе среднемассовая температура газа Т„,с увеличением ар и Ьт уменьшается. Коэффициент скорости срс (4.23), а также ср/рс зависят в этом случае дополнительно от пг и Ь„. Однако отношение величины чс/О к аналогичной величине в изотермическом следе, т. е. (ст = (ср/срс)/(ср/ьрс) не зависит от динамической неоднородности в следе (т. е. от величии а н Ь,). При ат < 0,3 и Ьт < 0,5 ' «ст > 0,99$, т. е. влиянием этого фактора на в! можно пренебречь. При исследовании трансзвуковых решеток в изометрических условиях обработку экспериментальных данных также иногда проводят по упрощенной методике, середняя по шагу полное н статическое давления эа решеткой и вычисляя коэффициент скорости по формуле 0 едет (+сот! — — ! /л ! ттт[ ! Ьт ь * ро сь сене е ь * * де г, у- у/!; Ьр н Ьт- безразмерная ширина эпюрх или О, измеренная на нх полувысоте (сы, схему ла рнс.
4.6)„р,,„н Т, м - полное давление н температура торможения на оси следа. Для выбранных выражетптй х н 0 были проведены расчеты коэффициентов скорости (т и ср,в широком диапазоне изменения параметров ар, Ьр, ат, Ьг, Лт, н др, Оказалось, что результаты практически не зависят от вила функции х. Иа рис. 4,7 представлена зависимость к = ср/ср для Ф * р с ~ь ж~ «ь ь ь ь- —.
ь ьь - ьь. ре — р !осе р сьл ! Видно, 'что прн повышенной динамической неоднородности (т. е. при больших значениях а и Ьр) действительное значение коэффициента скорости срможет на 1...1,2% превышать значения ср„ определенные по упрощенной методике. Вместе с тем при умеренной неоднородности (ар < О,З и Ьр < О,З) разницей между ср н ср, можно пренебречь. Сувеличением Лт,„разница между ьр и ср,также заметно уменьшается. В диапазоне Л „„= 0,6...1 можно принимать й, = 1-(2 — 1,7Л, ) (/сьЛ.Ь6-1), (4,26) Аппроксимируя дополнительно распределение статического давления за решеткой выражением р,/р; = рЯ+ йп[2~(у И, (4.28) где а ° (р! а,- р! ! )/2ре — амплитуда изменения статического давления за решетк™ой; е д- сдвиг максимума статического давления (зоны скачка) относительно осл следа (рлс.
4,2), можно показать, что в зависимости от паРаметРа с значение йсс может отличатьсЯ от дейстшпельпого значения ср (4.16) на+ (0,005...0,008). Величина й зависит как от расстояния х до сечения измерений, так и от режима работы решетки Лт,„(см. разд. 6.4); все это увеличивает разброс .ценных при упрощенном методе осреднення и Лсм 1,0...1,5. Прн Лс„„> 1,6...1,7 влиянием способа осреднения на козффшциент скорости можно пренебречь (при Лт, > 2 ср 1). 04 осопштиопии«зпатлипд копь|плыл д слхтордзрх ршавттш При исследовании кольцевых решеток на выходе необходимо обжпечнть радиальный градиент давления, бллэхнй х натурному.
В дозвуковых решен!ах это достигается путем установки в выходном канале сеток или диафрагм, или спрямляющих решеток с переменным по высоте проточной части гидравлическим сопротивлением [4,6). Однако в трансзвуковых решетках при обтекании сверхзвуковым потоком подобных неподвижных элементов ла выходе возникают интенсивные скачки уллот 06 пения; кроме того, неподвижные элементы могут отражать внешние кромочные скачки уплотнения от лопаток. Все это приводит к существенному искажению реальной регулярной структуры потока в зоне измерений за решеткой и к значительному увеличению измеряемых потерь, Для уменьшения указанных негативных явлений на выходе за трансзвуковымн кольцевыми решетками устройство для создания радиального градиента давлений целесообразно вмполнять в виде кольцевого выступа регулируемой высоты б„на периферии отводящего канала (см.
рис. 6.1, а). При обтекании выступа потоком под углом б з линии тока оттесняются к втулке, что и приводит к возникновению радиального градиента давления в сечении измерений. Подбирая высоту выступа, можно обеспечить практически любой потребный градиент давления. При этом даже сверхзвуковой поток эа решеткой сохраняет невоз. мущенную регулярную структуру, близкую к натурной, поскольку кольцевой выступ (высота которого не превышает обычно б = 5...10 мм) не отражает внешние кромочные скачки и не индуцирует никакие новые скачки уплотнения.
Как указывалось, закрученный поток за кольцевой решеткой скло. нен к отрыву от поверхности втулки, особенно прн наличпи на ней уступов, кольцевых щелей илн при пониженном радиальном градиенте давления. Для уменьшения возможности отрыва желательно, чтобы осевая протяженность втулки з„превышала расстояние з„от выходных кромок до выступа на наружном диаметре. В случае более короткой втулки отрыв потока, возникающий на ее срезе, распространяется вверх по потоку и может захватить сечение измерений и даже межлопаточные каналы у втулки. Естественно, что структура течения за решеткой прн этом существенно изменяется, а потери вблизи втулки резко возрастают.
Исследование секторных решеток сопряжено с большими трудностя. ми при обеспечении граничных условий на выходе. Это связано с тем, что помимо радиального градиента давлений эа секторной решеткой необходимо обеспечить близкий к натурному характер течения и в крайних межлопаточных каналах. На дозвуковмх режимах этого можно добиться, установив по боковым границам струи на выходе направлявшие пластины (створки)„выполненные примерно по плоскостям тока и являющиеся продолжением крайних лопаток. Однако на трансэвуковых режимах это мероприятие не приводит к положительным результатам. Действительно, наличие боковой направляющей пластины со стороны внешней области затопленного пространства (области тупого угла между направлением струи и фронтом решетки) за трансзвуковой решеткой приводит к отражению в поле течения внешних кромочвых скачков от лопаток, что может оказать сильное влияние на картину течения, в том числе на уровень профильных потерь.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
