Газодинамика охлаждаемых турбин. Венедиктов В.Д. (1014153), страница 21
Текст из файла (страница 21)
5.8, Эависиыость 1ер от Х те„в соплолых рыоетклх ври раелнчиоы угле опиза 4 О=6,73; стел Э,25; рать=ту'; за =э,И). Рис. 5.7. Расчетное распределение а „по спинке проьилл в сопловых рыпеткак А „эту Ае„4 тел-Дау р рг эг рд 44 а р,т ЛР р,у яе 4 звк 61зз Рнс. 5.10. Зависимость Глр и 15 р от 1ь2 „ н сопловой рилеткс 5 (мбл. 9Л)с 5.1 — репзетка с прямолииейнмм тнастком спинки вблизи выходной кромки,' 5.2 — решетка с равномерным распределением кри. лизим спинки в косом срезе рдс йт 45 РР 10 11 Л шихся только углами отгиба Ь 0; 4; 7 и 15 (см. разд. 5.1).
Экспериментальные зависимости ( (А, ) показаны на рис. 5.8. На рнс. 5.9 представлено расчетное распределение А, по спинке лопаток в этих решетках при различных значениях ) ц, полученное методом установления. Из рис. 5.8 и 5.4 видно, что зависимости ~ир (Хз„) как бы зеркально отображают аналогичные зависимости для коэффициента кромочного давления бр„р. Так, при Ь О уровень кромочного давления был наиболее низким, а внутренний кромочный скачок на околозвуковых режимах имел повышенную интенсивность. Поэтому профильные потери в диапазоне 2ь~ = 0,8...1,1 достигали максимальных значений ь„р = 0,06...0,075.
В решетке с углом отгиба Ь 15 на дозвуковых режимах кромочное разрежение и внутренний кромочный скачок практически отсутствуют; вследствие этого профильные потери уменьшаются до Ь, = 0,03„. 0,04. На небольших сверхзвуковых режимах интенсивность виДеннего кромочного скачка заметно возрастала; вследствие значительной кривизны спинки ниже его по течению возникло вторичное перерасшнренне потока, заканчивающееся скачком уплотнения вблизи выходной кромки (см.
рнс. 5.9). Как показывают экспериментальные исследования, под влиянием таких скачков происходит утолщение пограничного слоя на спинке, смещение скачка от кромки вверх по потоку и отрыв потока. При этом кромочное давление понижается, Все это приводит к увеличению профильных потерь в диапазоне Хр = 1,0...1,1 до 6„ч м 0,06. При увеличении 2ь~ > 1,1 скачок и эон» отрыва смешаются к выходной кромке, и потери несколько уменьшаются. Однако прн кт, > 1,2 в йрр 42 рр йр 1 !1 Ьр 55 лтлл ' Рнс. 5.11. Зависимость Ьпр от Хзш в сопловой Решетке пРи аут= 0,2; 0,11 и 0,05 по даннмм В. В.
Гольцева этой решетке повторно возникал интенсивный отрыв потока на спинке под действием внутреннего кромочного косого скачка уплотнения, и потери опять резко увеличивались. В некоторых решетках с повышенным углом отгиба снижения потерь перед повторным отрывом не происходит, и профильные потери монотонно увеличиваются, начиная с околоэвуко. вых режимов. Такиы образам, в диапазоне Хр = 0,8...1,05 увеличение угла отгиба от 0 до !5' приводит к снижению профильных потерь на 0,03„.0,04.
На рнС. 5.8 ВИДНО, ЧтО Прн Хил и 1,1 ЗаВИСИМОСтм Ь„О ° 2()ь, ) ПсрЕСЕКаЮтея между собой. Это объясняется тем, что при повышенных сверхзвуковых скоростях влияние угла отгиба Ь на течение и на величину потерь изменяет свой характер на противоположный. При одном н том же угле отгиба Ь кривизна спинки в зове косого среза может быть распределена по различным законам, что может привести к изменению потерь в решетке. В частности, на рис. 5,10 приведены результаты испьпання сопловой решетки с углом отгиба Ь 7', но прн разной форме спинки в косом срезе, Основные параметры решетки приведены в табл. 7.1 (решетка 5).
Как видно нз рисунка, в решетке 5, имевшей протяженный прямолинейный участок в конце спинки и повышенную ее кривизну в косом срезе, кромочное давление существенно меньше, а коэффициент профильных потерь выше, чем в этой же решетке с более плавным распределением кривизны. Это хорошо согласуется с рассмотренным выше характером влияния кривизны спинки в косом срезе на эжектируюшую способность потока и уровень донного давления эа кромкой. Как отмечалось, на околозвуковых режимах работы влияние толщины выходных кромок на потери будет особенно сильным. При увеличении скорости на выходе (йтм> 1,1...1,2) вследствие уменьшения перерасшнрения за кромками и повышения кромочного давления кромочные потери уменьшаются и могут сделаться незначительными.
Это хорошо подтверждается экспериментальными исследованиями. В качестве иллюстрации на рнс. 5 ! ! показаны полученные В. В. Гольцевым зависимости (,„р ( ! т,л) в солловой Решетке (01„= 90', Втер 17'! ! = 0,68; Ь !0) при различной толщине выходных кромок стт 0,2; 0,11 и 0,05. 4ь 99 рис. 5.12. Характеристики рппаток! ...3 (табл. 5 1): е - псепа рппеток; 6 - ивпислие е по 8и.к; е — аксперимептальпнс распределении лаппо Х л реюепсак 1...3 Видно, что профильные потери при Х~ = 1,25 практически не зависят от толщины выходной кромки.
При Хр > 1 25 в решетке возникал отрыв потока н потери, независимо от значения 4 монотонно возрастали, э.э. Оэпловыв ривщткм на свмрхэвуковых рв!зимах !ь „=цк..1,4! Рассмотрим особенности течения в плоских сверхзвуковых сопловых решетках, составленных из утолщенных профилей с относительно толстымн выходными кромками. Схема решеток дана на рис.
5.12, а; основные геометрические параметры представлены в табл. 5.1. Решетки различахон ч лись в основном формой спинки профиля, а также конфузорлость д ого участка межлопаточного канала. Решетка 1 была составлена из профилей с выпуклой спинкой, имела повышенный угол отгиба 6 !0,6' н значительную конфузорность межлопаточного канала на выходе (Пв 4). Решетки 2 и 3 были составлены соответственно иэ лопаток с прямолинейной и вогнутой спинками (углы отгиба составляли 6 = 0,6'и -4,2') и имели расширяющийся канал па выходе (Вэ -55 и -5,8). Пругими словами, геометрическое горло в решетках 2 и 3 бьшо смещено от выходяого сечения аэ вглубь межлопаточного канала. Анализ картины течения в сверхзвуковых решетках 1...3.
На рис. 5Л2, в представлены экспериментальные распределения адиабатнческой приведенной скорости Х„, по обводам профиля в решетках !...3, Видно, что во всех решетках йа околозвуковых и сверхзвуковых режи. мах работы наблюдается значительное перерасширение потока на свинке вблизи горлового сечения. На рис, 5ЛЭ, а показана зависимость макси. мального перерасширеиия на спинке лопаток Хеи,„от Х„и в Х и решетках. частности, в решетке 1 с выпуклой спийкой с увеличен ем ьж ерерасширение заметно увеличивается.
Зона перерасширения (см. и рис. 5Л2) замыкается внутренним скачком уплотнения. Размазывание скачков уплотнения в экспериментальных распределениях скорости объясняется, как известно, утолщением пограничного слоя на стенке перед скачкоМ что приводит к возникновению волн сжатия, в которых резкий перепад давления во внешнем потоке преобразуется в более сглаженное распределение на поверхности профиля. Поскольку эа скачком скорость остается сверхзвуковой, а спинка как бы отступает от потока, течение снова начинает интенсивно ускоряться вплоть до выходной кромки, Значения скорости на спинке перед кромкой Х „р, отнесенные к Хни, нанесены на рис, 5.!3, б в зависимости от 1и .
Видно, что в решетке 1 поток разгоняется вблизи спинки в косом срезе до значений Л„„р = (1,1..Л,2) А„а. При увеличении Хн, до 1,2...1,3 в решетке 1 интенсивность внутреннего скачка уплотнения заметно уменьшается; он становится косым и место его падения на спинку соседней лопатки смешается в сторону выходной кромки. Однако перерасшнренне потока на спинке и за кромками лопаток продолжает увеличиваться; поэтому внешний кромочный скачок становится особенно интенсивным. Об интенсивности этого нй ст 'АВ !в ат 4а аа,„ Х р ад, Эиоиериыеиааааиые ааеиоиыоаеи ааи Га) а икр!~ааи (о) рьи а~ р пои !и! оа Ь в реиюеаиах! ...3 ра ииа скачка можно судить по величине отношения — в пределах шага по ра аее фронту эа решеткой, представленной на рис.
5.13, в в зависимости от Ла, . Видно, что при Хр > 1„2 это отношение может достигать!,5...1,6. При Хв > 1,3 местная максимальная скорость на спинке в решетке 1 может составлять Хаа,„= 1,5..Л,6; внутренний кромочный скачок становится еще более косым й разммтым, что приводит к утошнению пограничного слоя на спинке вблизи выходной кромки и отрыву потока на спинке. При этом внешний кромочный скачок перемещается в точку отрыва, н неоднородность потока по фронту эа решепсой возрастает особенно интенсивно (см. рис. 5.13, в). Существенно иная картина течения наблюдается в решетке 2 с прямолинейной спинкой и тем более — в решетке 3 с вогнутой спинкой.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
