Газодинамика охлаждаемых турбин. Венедиктов В.Д. (1014153), страница 27
Текст из файла (страница 27)
Например, прн Лт 1,08 в пределах шага полное давление в следах изменяется примерно на 6...8%; статическое давление — на 50.„60% и угол потока — иа 5...T. Расчетное отклонение угла потока в кромочных скачках хорошо согласуется с экспериментальными даннымн. Как видно иэ рнс. 6.18, при изменении Лт в диапазоне 0,9...1,26 след за выходной кромкой отклоняется на ббс„м 5; угол наклона кромочного скачка к скорости потока изменяется на 80„, 55'. При этом в плоскости измерений у-у скачок может располагаться как слева, так и справа от следа за соседней лопаткой. Зто может увеличивать разброс экспериментальных данных по профильным потерям прн использовании упрощенных методов осреднения. На рнс. 6.19 показана зависимость осредненного по фронту угла потока за решеткой бт от Лт в случае плоского течения (средняя кривая).
Видно, что отставание срецнего угла потока от эффективного угла Из,ф 17' при Лт = 0,9„,1,0 составляет примерно 1'. При Лт 1,25 отставание составляет 6', что хорошо согласуется с данными по смещению следа в сечении измерений. Угол потока 89 заметно возрастает н прн снижении Лг,„до значений 0,6...0,7. Расчетное изменение 89 в зависимости от Лг, полученное методом установления (пунктирная кривая) хорошо согласуется с экспериментальными даннымя при сверхзвуковых значениях Лт, На дозвуковых режимах работы (Лт, = 0,7„,0,8) экспериментальные значения примерно на 1,5...2' болыпе расчетных. По-видимому, это обьясняется влиянием вторичных течений. Пействительно, при малой дозвуковой скорости Лт,„влияние вторичных течений значительно возрастает и распрострайяется, по-видимому, до середины высоты лопаток (при гг /! = 0,6)- У отсечных пластин вторичные течения направлены от корытца к спнйке, что уменьшает угол потока вблизи торцевых поверхностей межлопаточного канал»; в сред- р и гр гг гв гр д„г р ррг ррч 4ш орр аи фы фм г" Ф рис, 6 гр.
Изменение осредиенного по фронту угла потоке р т по нмсоте попвток прн плоском мченин (е)', то же прк течении с одностороннем поджатием (6); изменение котффипиенга потерь 6 по вмсоте попевки (в) прн плоском течении ( — — — ) и течении с одиосюроиннм поджатием ( ) ней по высоте лопаток зоне вторичные течения от парного вихря складываются между собой и направлены от спинки к корытцу, что увеличивает угол потока.
На рис. 6.20, а показано распределение среднего по вагу угла потока газ по высоте лопаток при плоском течении; ввиду симметричности тече. ния измерения проводились только,а половине высоты лопаток. Видно, что в средней по высоте лопаток части каналов отставание потока от эф. фективного угла невелико. В зоне вторичных течений из-за отрыва набухающего пограничного слоя на спинке лопаток отставание увеличивается до 68 м 4...5'.
На рнс. 6.20, е пунктирными линиями показано распределение коэффициента потерь (, по высоте лопаток в решетке с плоскими отсечными пластинами при Лтеп" 0,88 и 0,925. Коэффициент вторичных потерь со. ставляет при плоском течении в решетке ~м м 0,02, что хорошо согласуется с его величиной в аналогичных плоских сопловых решетках. Исследование структуры потока в решетке с односторонним поджатием. Вследствие невысокого значения коэффициента мерндиональностн (Ь и -0,16) распределение Л, по обводам профиля в слое вблизи стенки с поджатием только незначительно отличается от аналогичных распределений в плоском течении (см.
рис, 6.16). Вместе с тем, под влиянием поджатия торцевой поверхности межлопаточного канала в решетке возникают существенные радиальные перетекания. Распределе. нне радиальной составляющей скорости Л, по спинке н по корытцу показано на рис. 6.21, а. Видно, что величина Л, вблизи спинки существен. но больше, чем у корытца, и направлена к оси проточной части, что усиливает вторичные течения и вторичные потери у профнлироваиной поверхности, Прн этом зона максимальных значений Л, у спинки в слое вблизи 6 Эак ьтаэ ряс.
$.21. Осеаеииесеи мнении и прямее рипепсе с еднеппронним педимием: рееееснее рфапредепение х, не ппписе я нериспу (е) н и снес иаяиен пеиерхяесси с пелнесием (6) при йтсд " Ф,рз этой поверхности смещена в среднюю часть межлопаточного канала (рис. 6.21, б). По-видимому„зто приводит к интенсилноегу увеличению вторичных потерь в решетке. Сказанное хорошо подтверждается экспериментальными исследованиями. Как видно из распределения потерь по высоте проточной части (см. рис.
6,20, в), вблизи поверхности с поджатием под действием укезанных перетеканий иа спинке возникает отрыв потока, и потери в этой зоне значительно воэрастиот. Бели отнести величину дойолннтельных потерь ко всей высоте лопатки, то коз0$ицнент вторичных потерь составит 0,04, что примерно на 0,02 болыле, чем в случае плоских торцевых стенок. Отрыв потока на спинке вблизи поверхности с поджатием (а также вблизи выходной кромки при Лг > 0,95) хорошо заметен на масляно.графитовой картине течения иа спинке лопаток.
Под действием радиальной составляющей скорости газа происходит Увеличение осевой скоРости и, следовательно, Угла потока би1сегсе) У плоской торцевой поверхности. Расчетнме оценки показывают, что в нс. следуемой решетке в сечении измерений угол потока б „у плоской по. верхиости должен быть на 2„.2,5' больше, чем у профйлированной по. верхности, Этот результат хорошо подтверждается экспериментально. На рис.
6.20, б показано распределение среднего по шагу угла выхода потоке рт по высоте лопаток )с в решетке с односторонним поджатием при ) р = 0,88 и 1,04. Для сравнения пунктиром показана аналогичная зависимость для плоского течения. Видно, что вблизи плоской поверхности средний угол потока реувеличился на 1,5...2'. У профилированной поверхности угол потока, напротив, уменьшился на 1...1,5'. Это объясняется снижением давления на выходе из межлопаточных каналов под действием кривизны профилированной поверхности в этой зоне.
Вырав. нивание параметров потока за решеткой (до сечения измерений) приводит к некоторому восстанавлению давления, т. е. к уменывеиию осевой скорости и, следовательно, угла рт. непосредственно у пробсилнрованной стенки из-за упомянутого выше отрыва потока на спинке лопаток угол рз заметно увеличивается. В заключение отметим, что осредиенный по всему сечению угол потока бе увеличился по сравнению с его значением при плоском течении примерно на 0,7...1". Это объясняется возникновением в решетке и иа выходе из нее радиальной составляющей скорости потока.
что при лере. ходе к плоскому течению за решеткой приводит к увеличению осевой скорости и, следовательно, угла 11 1. Сравнительные исследования плоских, кольцевых и секторных решеток показывают, что основные результаты испытаний удовлетворительно согласуются между собой. Поэтому при разработке траисзвуковых лопаточных аппаратов вмяснение их основных газодинамических осо.
бенностей и оптимизацшо на первом уровне следует проводить на плоских и прямых решетках; исследование пространственной структуры течения в оптимизированных конструкциях с целью разработки окончз. тельного варианта следует проводить на кольцевых или секторных решетках с обеспечением близких к натурным граничных условий на входе и выходе.
ГЛАВА 7 РВМБТКИ С ВНУТРВННИМ КОНВВКТИВНЫМ ОХЛАЖДЕНИЕМ В главе 1 было показано, что коэффициент скорости охлаждаемой Решетки Р можно пРедставить как сУммУ коэффициента скоРости % э зтай же решетки при отсутствии охлаждения и выпуска воздуха и его приращения ЬР,„„, связанного с охлаждением и выпуском воздуха в проточную часть. Оценка значения ран оптимизация решетки по величине обычных профильных потерь 1,„»могут быть проведены на основании результатов, изложенных в гл.
2 и 3, В настоящей и последующей главах рассмотрим в упрощенной одно. мерной постановке приращенне коэффициента скорости Ьр,„„связанное с охлаждением н выпуском воздуха в проточную часть. Лополннтельные потери в охлаждаемой решетке зависят от глубины охлаждения, относительного расхода охлаждающего воздуха 6, и способа выпуска его в проточную часть. Анализ приращения коэффициента скорости охлаждаемой решетки будем проводить с помощью соотношения (1,36), которое для наглядности выпишем здесь еще раз ЬР„„~-0,5~,„„«0,5(~ — ~ -. - ~0- Ь~„р — 6,), (7.1) где («„« . 0 — коэффициенты, учитывающие соответственно, энергию вы. пускаемого воздуха, потери смешения н отвод тепла в лопатку (прн конвектнвном охлаждении); Ьь, — изменение профильных потерь в охлаждаемой решетке вследствие увеличения потерь трения в нензотермическом пограничном слое иа охлаждаемой поверхности лопаток, а также вследствие изменения потерь трения нлн кромочных потерь за зоной выпуска охлаждающего воздуха.
В большинстве случаев в лопаточных аппаратах одновременно применяется несколько различных способов выпуска воздуха в проточную часть, Экспериментальные исследования показывают, что в первом приближении нх влияние на эффективность решетки можно принимать не зависящим друг от друга. Отсюда следует, что суммарный коэффициент дополнительных потерь от охлаждения н выпуска воздуха в таких ре.
щетках можно оценить по формуле (7.2) где („„„,- коэффициент дополнительных потерь от рго выпуска воздуха в проточную часть решетки, Прн анализе охлаждаемых яопаточных аппаратов возникает вопрос о том, как сильно повлияло ухудшение охлаждаемых профилей (в первую очередь, их утолщение) по сравнению с неохлаждаемыми на уровень профнльнмх потерь, а также не приведет ли наличие на поверхности охлаждаемых лопаток щелей илн отверстий для выпуска воздуха к заметному !зэ изменению профильных потерь по сравнению с нх значением в этих же решетках при гладких обводах лопаток.
Рассмотрим некоторые экспе- риментальные результаты, относящиеся к этому вопросу. ».1. шднцшв еоэмы лэоендя н Рлсполоашния щдлвй на коэеещбшнт скоэпстн Ф р (пуд св «0) Рассмотрим прежде влияние конструктивных параметров охлаждаеммх решеток на коэффициент скорости Фэ (прн 6, О, т. е. без охлаждения н выпуска воздуха). Оценки, проведенные на осяовании результатов, изложенных в гл.
2...5, показывают, что в среднем утолщение профилей н выходных кромок в охлаждаемых лопатках до с „» 0,2...0,3 и 4 0,1...0,15 (вместо с„,„0,15„,0,2 и ат = 0,05„.0,1 в неохлаждаемых лопатках) привело к увеличенюо потерь трения и кромочных потерь соот. вегственно на ЬЬ, 0,003...0,005 и ЬЬ„р 0,01...0,02. Увеличение потерь способствовало также применение высоких трансзвуковых скоростей на выходе нз решетки Лн„«1...1,3. Наличие на поверхности лопаток щелей для выпуска охлаждающего воздуха может оказать влияние на потери в решетке.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
