Газодинамика охлаждаемых турбин. Венедиктов В.Д. (1014153), страница 28
Текст из файла (страница 28)
Лля оценки влня. ння формы, размеров н места расположения щелей на профильные потери было проведено сравнительное экспериментальное исследование ряда сопловых н рабочих решеток со щелями по вар, 1„,1У (рнс, 7.1, а) вблизи выходной кромки на режиме 6, = 0 н при отсутствии щелей на лопатках. !йелн шириной А 0,5...1,1 мм выходили на поверхность корытца нля спинки под углами 0 = 20...45'. 0(елн по вар. 1У выходил~ в выфрезерованные на корытце лопаток карманы практически цод углом 0„0', выходные кромки при этом значительно утонялись.
Испытания показали, что на дозвуковых режимах коэффициент скорости е» практически не зависит от места расположения щели, если прн этом не нарушается суп!ест. венно плавность обводов профиля (А /! С 0,02...0,03). В частности, наля. чие щели в выходной кромке никак не влияет на эффективность решетки при 6, О. Прн значительном нарушении плавности обводов профиля коэффициент скорости р» может заметно уменьшаться. Наличие на корытце лопаток уступа (карманов для выхода щелей) может привести к заметному снижению эффективности решетки ло сравнению со случаем гладких лопаток, имеющих такую же фактическую толщину выходных кромок а» (см.
рнс. 7.1, вар. 1У), Это объясняе шя возникновением дополнительных потерь прн обтекании уступа, которые можно представить е виде з„+а С» а» » где (Ь„+ А)/аэ - относительная высота уступа; б„— толщина стенки щели е зоне уступа; Л» — экспериментальный коэффициент. В дозвуковых ре~петках прн активной нлн диффузорной форме участка, лежащего за уступом, (ат/аэ < 1) по полученным результатам А„0,2.. что хорошо согласуется со средним значением коэффициента процорцно- 1ЗЭ Рие. 7Л.
Схема Располокении щелей!...(У еалиеи выходной кРомки (а) и мвкимоеге ат ог аЪ -аг е ллл еар. !ч (э) I нальностн в Формуле Флюгеля-Степанова (1.50) для оценки кромочных потерь. Прн этом суммарная величина потерь прн обтеканнн выходной части профнля соответствует сумме кромочных потерь н потерь прн обте.
каннн уступе, т. е. Т,„р + (т, Прнконфузорном кайале(аг'/аг> 1,2...1,2Я значенне Лтщ О, т. е. потеря прн обтеканнн уступа пренебрежямо малы. Это объясняется локалнзацней зоны отрыва потока вблнэн уступа лод влиянием отрицательного градиенте давления в конфуэорном канале. Ориентировочная эавнсн.
мость (е„от параметра е (аг - аг) / /по проведенным нспытанням для дозвуковых решеток показана на ряс. 7.1, б. 7.3 ОнпнкА дополннтлльных лотлрь, связАнных с Охлажллнилм и ВыпускОИ позлухА члрнз апргш в выходных куоыках Основные расчетные соотношення. В охлаждаемой решетке с выпуском воздуха в выходные кромки лопаток нзменевие профнльных потерь бъ, в выражении (7.1)'возможно вследствие нзменення потерь тре.
ння в нензотермнческом пограннчном слое н уменьшения кромочных потерь, т, е. 8(„б~ч - б~„р. расчеты пограйнчного слоя в современных охлаждаемых решетках, проведенные, в часгностн, с нспользованнем алгебраической моделя турбулентностн показывают, что потери трения в нензотермнческом пограннчном слое прн Т„/ 4~ 0,8...0,75 увеличиваются в среднем на 20...30$ по сравненлю с нх значением в аналогичной неохлаждаемой решетке. Это объясняется большей полнотой нензотермвческого пограничного слоя н хорошо подтверждается имеющимися экспервментальлымн данными.
В первом прнблвженив можно принимать Ь~, 0,005...0,01, (7А) г где большне значения относятся к рабочим решеткам с утолщенными пРоФилЯминповышеннойглУбннеохлаждениЯ(Т,/Те 07...075). Как указывалось, в соответствии с формулой (1А5), кромочные поте(эе рн сущесгвенно эавнсят от кромочного разрежения.
Поэтому в общем случае кромочные потери ь„р будут опрелеляться следуюшнмв парамет. рамн ае г!7 Ле — 'Е ГХ( аг 9 ат.,- — "-~--~~ — '; . — ') кр г а, где ь„ре - кромочнме потеря в этой же решетке прн отсутствии охлажде. ння н выпуска воздуха (см. раэд. 2.3). Статнстнческая обработка экспернментальнмх данных, полученных автором более чем на 20 разлнчнмх решетках, показала, что в первом прнблнженнн эту завнснмость можно представить в виде /А Р,/„ / «р «р/ в р / Ч (7.5) где а„2...2,5 - экспернментальный козффнцнент.
гГР г Л 3', Эта эавнснмость прн «„р- 2,5 н раэлнчных значеннях Ь г г приведена на рнс. 7.2, а. Видно, что относнтельное уменьшение кромочных потерь прн выпуске воздуха может в несколько раэ превышать относнтельную ширину шелл Ь/г1г Это объясняется быстрым уменьшеннем кромочного раэреження прн выпуске, Таким образом„для оценки уменьшения кромочных потерь в зоне щели прн выпуске воздуха в кромку можно использовать следующую формулу: / А Р, ,/ "",/ ег Р„ (7.6) В случае Ьг„„е > ь„ее следует прлннмать бь„р е ь„рь Относнтелъную скорость выпуска воздуха можно определять нз уравненнй Расхода воздУха Оа = Гщсауо н газа Ог Ггсг)гг: б, = с,/с, (ср Оо, Прв выпуске нэ кромок охлаждающего воздуха пронсходнт заполненне отрывной зовы, ннтенснфнкацня закромочного следа н уменьшенне кромочного раэреження.
Относительное уменьшенне кромочных потерь в зоне шелл прв этом эавнснт от относнтельной ширины щели Ь / йь а также относнтельнмх скорости л плотности воздуха, т. е. гг ст 1 - — -й с -а й в в т т в С т в в Р в г сг (7.10) О-с )' с (|-Ь В)т. в в и в в (7.1 !) г р„ г, т где а, г„, г, А (О,-Т, В)6„, легко получим (0=36„ (7Л2) д д,2 а,о а,а агр сг а | с г ар,% а и Рис, тл. зависимости э 1вр от с„в тоис пипи (о) и 41„р от ггв при сппогииоа пипи и 1крр адЗт ОО гг =атгтвн р |З! х - плошадь горлового сечения межлопаточного ка.
нала и фактйческая площадь щели на выходе; ! х — суммарная длина щели. На рис. 7.2, б показана ориентировочная зависимость Оь„р от 6, для сплошной щели (перемычки в щели отсутствуют, ! г. = гт,) при ь,ро~ 0,2|рт в решетках с тонкими Щ = 0,127) и с толстымн Щ = 0,25) выходными пт Тв кромками н различных значениях !ср в — †. Видно, что при тонких Ь Т, кромках кромочные потери практически исчезают при 6, = 0,0!...0,015; при толстых кромках н тех же значениях !с кромочные потери исчезают лишь прн 6, = 0,02...0,04. Соотношение (7.6) получено для зоны щели и учитывает интенсификацию следа выпускаемым воздухом.
Согласно экспериментальным данным при наличии в щели перемычек закругленной формы интенсн. фикацин следа за ними не происходит. Поэтому осредненное по шагу щель-перемычка (но высоте лопаток) снижение кромочных потерь под действием выпуска воздуха можно оценивать по формуле (7.9) 'вг ' 'пйр В случае подторцованных перемычек кромочное разрежение за ними при выпуске воздуха увеличивается (см, ниже). Вследствие этого кромочные потери в решетке прн выпуске воздуха будут уменьшаться значительно медленнее, чем в соответствии с (7.9). !31 Коэффициент, учитывающий энергию выпускаемого воздухе (равную при выпуске нз кромок его кинетической энергии), можно оценить по очевидной формуле Коэффициент потерь смешения (учитывающий уменьшение кинетической энергии смеси по сравнению с кинетической энергией смешивающихся потоков) в предположении о том, что процесс смешения и выравнивания параметров происходит уже на небольшом расстоянии за выходными кромками, можно представить в виде Элементарный анализ этого соотношения показывает, что потери 1 смешения в конкретной решетке достигают максимума лри 6в = — (в 1 З!сг этом случае с,= О,ЗЗ); при 6,> — потери смешения уменьшаются, "и обрэщаясьвнульпри6, 1Йг(вследствнес, с„), Схематически изменение состояния основного потока в межлопаточ- ных каналах и охлаждающего воздуха в системе охлаждения лопаток по- казано на рис, 1.1, Потери, связанные с отводом от газа части теплоты в лопатки„можно оценить по формуле где О 6 с (Т' — Т р) — теплота отведенная в лопатки от 1 кг газа, Т,'о и Т,'- йолнаи темпеРатУРа охлаждающего воздУха на входе в лопаткУ 0,2 и на выходе из щели; Аэ:, - уменьшение эшропии газа вследТг+ Т, ствие отвода части теплоты.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
