Газодинамика охлаждаемых турбин. Венедиктов В.Д. (1014153), страница 23
Текст из файла (страница 23)
В решетках с повышенным углом отгиба на выходной части спинки может возникнуть отрыв потока, что также приводит к увеличению потерь. С увеличением расстояния за выходными кроыками лопаток (вследствие увеличения общей протяженности кромочных скачков в поле тече. ния, а также некоторого выравнивания параметров существенно неоднородного потока) потери в трансзвуковых решетках заметно возрастают. Давление за выходными кромками лопаток существенно зависит от режима работы и от кривизны спинки в косом срезе, достигая минимальных значений на режимах 1.~ = 0,95...1„05, что объясняется перерасширепнем сверхзвукового потока прн обтекании кромки. На дозвуковых режимах при повышенной кривизне спинки (большие углы отгиба) давле. цие за кромкой может превосходить среднее давление за решеткой (кромочное разрежение отсутствует).
При уменьшении кривизны спинки, н тем более — прн ее отрицательной кривизне, нз-за повышения эжектнру. вшей способности потока, связанной с усилением турбулентности погра- 107 ба* пичного слоя на спинке, давление в донной области за кромками понижается, Уменьшению донного давления способствует также увеличение конфузориостн решетки н относительной толщины кромки И,Л. лает В Ма сверхзвуковых режимах (Лз > 1.1...1 2) донное давлеп е Э " > д ие начну еличиваться и приближается к среднему давлению за решеткой, если только не возникает отрыв потока на спинке, пад действием которо. го опо вновь значительно понижается.
ГЙАБА 6 НБКОТОРЫБ РБЗУВЬТАТЫ БССЖЮВАННБ ПРОСТРАНСТВЕННЫХ РИИБТОК К ак указывалось, одной нэ главных причин снижения КПЯ современ. ных охлаждаемых турбин (по сравнению с нх максимально возможными значениями) являются высокие потери в палаточных аппаратах, В настоящее время в связи с уменьшением относительных размеров проточной части в общем балансе потерь все больше увеличивается даля вторичных (концевых) потерь. Поэтому все большую актуальность приобре. '. тают методы расчетного и экспериментального исследования простран-, ственных решеток. Рассмотрим кратко некоторые результаты таких исследований, зл.
нспдцдпллнтш сшггаггюй саилааой гийигпги Схема секторной решетки, сасгавленной пз 7 лопаток СА высоконагруженной охлаждаемой турбины, с входным и отводяпшм устройствами показана на рнс. 6Л, и. Схема плоской решетки на среднем диаметре показана на рис, 6Л, б; во всех цилиндрических сечениях по радиусу решет ки были подобны между собой; основные геометрические параметры приведены в табл, 5,1 (решетка 4), В три средние лопатки подводился „охлаждающий" воздух, имеющий такую же теьшературу, чта я основная йотах(т,з~ 1), Воздух выпускался через перфорацию на передней части профиля1 схема расположения рядов перфорации па обводам профиля показана на рис. 6.1, б.
Суммарная относительная площадь всех отверстий перфорации Г„" Г„/Г, = 0,16 (где Г, — плошадь горлового сечения межлопатачного кайала)1 относительный расход выпускаеыого воздуха пря его давлении в полости перфорации рм 1,02 составлял б, „0,04 (в натурных условиях прн г,~ 0,6 г7 0,05).
Кроме того, воздух выпускался нз выходных кромак, подрезанных со стороны корытца, через щели шириной А = 0,7 мм; в щели на расстоянии 1,5 мм от выходного сечения установлены штыри диаметром 1,5 мм с шагам 3 мм. Расход воздуха через кромку составлял С, 0,016.
В процессе испытаний обеспечивался расчетный ра" лиальный градиент давления. На рис. 6.2 показаны распределения статического давления по фронту за решеткой па периферии и у втулки, намеренные с памоижю отборов на стенках, Видно, чта на дозвуковых режимах (приведенная скорость иа среднем диаметре Л„,,, 0,83 и 0,93) статическое давление практически пе изменяется по шагу решетки; на сверхзвуковых режимах (Л1, 1,1 и 1,2) на периферии и у втулки вследствие возникновения снстеыы внешних кромочных скачков за лопатками наблюдается сильная неоднородность статического давления па шагу. (Отметим.
что при пониженном ра" диальном градиенте давления в сечении измерений наблюдался отрыв потока от втулки и статическое давлений у втулки па фронту практиче. 199 яьути рттрия ттатььтял 1П Рис. 61. С хича течения за секторной решеткойс а — схема лродувочното устройства: ! — входное устройство; 2 — лоп ройство; 4 — втулка; Э вЂ” к и — лопатки; Э вЂ” отаодииые усг — кольцевой выступ; Е - схема решетки на с е внешний кромочный скачок; НП— на среднем диаметре; СК— н скачок! — внсшння направлямшая пластина; ЭЖ— затопленного пространства; ЛО— — зжекция таза нз — линия отрыва потока от втулки; !с.й — я ы от форатати! у-у-сечение измерений! и -схема — ряды отверстий пернзмсрснни! и — схема деформации струн по мере уцаления от вы. ходных кромок ски не изменялось. Потери у втулки при этом значительно воз а тал частности по секторной решеткой.
дтвердили удовлетворнтельн ю ~ у ернодичность течения эа Отношение р / рт ьх Ртшы в пределах шага по измерениям на пе ифе нои поверхности, в потоке на среднем днам ери ерин. диаметре „ю втулке мвжн~~ начения Лт, показано на рис. 6.3 л. Реэ л нийна периферии и в потоке нас е не нукрн . У е на среднем диаметре хорошо ложатся на одже мест вую. втулки интенсивность внешнего скачка уплотнения при тех ных значениях Льл заметно снижается, В- о-видимому, это объяс- нр эт и ртур вд фр различиык значеннни Х тал,ср няется раз. ванием скачка спектром волн РазРежения, отходящих от поверхности втулки при ее обтекании сверхзвуковым потоком.
Распределение приведенной скорости Лталза решеткой по высоте проточной части при натурном градиенте давления показано на рнс. 6.3,б. Значения Лн„определились по осредненному по шагу статическому давлению, измеряемому в потоке насадком; крайние точки на графиках по. лучены по измерениям на стенках с помощью отборов. Видно, что характер изменения скорости Л„л по высоте лопаток удовлетворительно соответствует условиям течения в осевом зазоре турбинной ступени, На рис 6.4 показана масляно.графитовая картлна линий тока на спинке лопаток после работы решетки на режиме Лт,,р = 1,!5.
Видно, что суммарная протяженность эон вторичных течений у втулки н на пернфе- и йур РРР Рбр б !У РР бУ РД г(Р бр „т 4, и ф' Рис. б.у. Оценка структуры потока за секторной решеткой в сечении ннсереиий: а — мвисимосвь 1г», а /рь ш в пределах шага от 1ь»шс о - не перийернйной ловерхпшш; Π— в левше на среднем диаметре; а — на втулке; б — распределение й»сл по высоте прозоч- шьй части прп натурном рапиальном гралкшгш давлении рии не превышает 20...25!6 от высоты лопаток, т. е, относительно невелика.
Это свидетельствует об умеренном уровне вторичных. потерь в после. довапном СА на трансэвуковых режимах работы. Можно также отметить, что зона вторичных течений у втулки заметно меньше, чем на периферии, что объясняется более высоким уровнем приведенной скорости у втулки. Склонность потока эа кольцевыми и секторными решетками к отрыву от втулки, в особенности при отсутствии близкого к натурному ради. ального градиента давления на выходе, наблюдалась рядом исследователей и ранее.
Это проявлялось, в частности, в повышенном уровне измеренных потерь у втулки, Однако, как показывают тщательно организованные эксперименты на кольцевых и секторных решетках, а также прямое траверсированне потока в осевом зазоре между сопловым аппаратом н рабочим колесом в турбинной ступени, в условиях натурных ступеней существенного отрыва потока от втулки как правило не наблюдается, и потери у втулки имеют величину, обычную для беэотрывиого течения в концевых зонах сопловых решеток. На графиках распределения коэффициента потерь по высоте лопаток при различных значениях Ар „ш н выпуске воздуха через перфорацию на !И Рш.
4.4. Мшлонотразитоваи картина линий тока на спинке попазок в сок~орной решетке, А~ =1,15 Рис. б.5. Изменение кшффнцнента пошрь а по Ьвсскторнойрешогкепри 0 „- 6,64 н бо 6,614 передней части профиля (6, „0,04) и через щели в выходных кромках (й, 0,016), приведенных на рис. 6.5, хорошо виден невысокий уровень, вторичных потерь на периферии и у втулки; причем у втулки зона вторичных потерь смещена в сторону торцевой поверхности межлонаточных каналов. С увеличением )ь»„„это смещение усиливается, а интенсивно.ть вторичных потерь быстро уменьшается, что объясняется высокой геометрической и гаэодиламической конфузорностью течения у втулки.
В целом этн результаты хорошо согласуются с масляно-графитовой картиной течения при )ьъл ш 1,15. На рис. 6.6„а приведено изменение угла потока (!» по фронту, измеренное на среднем диаметре при различных значениях Х», и выпуске воздуха через перфорацию и из выходных кромок. Видно, что угол потока во внешнем кромочном скачке уплотнения возрастает на 6...7' и достигает 22...23'(прн б~ = !6,4'). При смещении вдоль фронта в направлении потока угол потока В» быстро уменьшается и непосредственно перед кромочным скачком от соседней лопатки составляет 15...16'.
На характе. ре кривых 9»ту) сказывается влияние отраженного от спинки соседней лопатки внутреннего кромочного скачка уплотнения, приводящее к некоторому местному увеличению В». Значительное возрастание угла потока при прохождении через впеш. пнй кромочиый скачок уплотнения в сочетании с уменьшением скорости в скачке резко увеличивает неоднородность потока на входе в рабочее колесо, в том числе угол потока в относительном движении.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
