Газодинамика охлаждаемых турбин. Венедиктов В.Д. (1014153), страница 34
Текст из файла (страница 34)
(8Лб) ~ь р - — = у сте во (8.П) При выпуске воздуха через перфорацию также возможно изменение профильиьгх потерь вследствие изменения структуры пограничного слоя и турбулиэацни его струями воздуха. Однако, как показывают эксперн. ментальные исследования, цри умеренной глубине охлаждения влияние этих факторов на профильные потери невелико. Поатому в первом приближении можно принять 8У.„з = О, При интенсивном выпуске воздухе через отверстия перфорации йод большим углом к обводам профиля (8, ' 90') в зоне выпуска может возникнуть отрыв потоке и потери в ре.
щетке значительно возрастут. Коэффициент расхода и потери в отверстиях перфорации. Характер истечения струн воздуха через наклонное отверстие в тонкой стенке, как известно, во многом определяется относительной толщиной стенки бм = 8„ /сг„(рис. 8З). При малой относительной толщине стенки (8„< 0,6... 0,8) и малом угле а струя отрывается от острых граней на вхо. де в отверстие, вследствие чего угол выхода струи а, может оказаться значительно больше угла а выхода отверстия на поверхность. Коэффициент расхода воздуха через отверстие твбвиие ат тусн Рис. 88 Эазисимостз ковос с е ири импу.! сие ~мпухе чеРез и РФорммв, р е ~ р" м~ "Эб' а Юе ро аб ар утаисепиа у сима 1 рис.
8,8. Схема репсеток 1 и Э (тебе. 83) с пористой обоиочкой иоиитокс Ь 2 Э соим запуске иоз. Лухе1 е, б, с — отбора стзтическото изеимек от углов О, = 90 (выпуск воздуха через пористую оболочку или оболочку тапа иламилой"). Сказанное наглядно иллюстрирует сильное влияние сопротивления системы заградительного охлаждения иа снижение КПД охлаждаемой решетки. Для создания заградительной пеленм на лопатках воздух может выпускаться также через щели по обводам профиля. Такой способ выпуска во многом идентичен выпуску через перфорацию. Поэтому потери смешения и энергию выпускаемого воздуха можно оценивать по тем же фор. мулам.
При выпуске воздуха через щели возмущения, возникающие в месте выпуска, несколько возрастают по сравнению с выпуском через отверстия перфорации, вследствие чего отрыв потока может возникать при меньшей интенсивности выпуска н меньших углах Ор Поэтому угол выхода щелей на поверхность целесообразно выполнять млнимально возможным(6, < 20„.25;6„< 30...35').
В заключение отметим, что изменение пропускной способности решетки с заградительным охлаждением можно оценить по формулам (7,22 и 7.23). Р.Э. ИССДВДОВАИВД РййШГОК С ВЫДУСКОМ ЗОЗДУХА чврдэ ПОрвстую Ойодочку достаток Влияние выпуска воздуха через пористую оболочку лопаток после. довалось на решетках 1...3, параметры которых даны в табл, 6.1. Схема решеток показана на рис, 6.5 (решетка 2 была получена из решетки 1 путем увеличения угла установки Г ла 1О').
Для изготовления пористой оболочки нслользовалнсь пластины толщиной 1 мм, полученные прокаткой четырех слоев сетки, подвергнутых термодиффузионному спеканию при высоких температуре и давлении. Число ячеек в исходных сеук х а а было равно 4...5 на 1 мм . После спекания и прокатки ячейки принимают 1бэ неправильную щелеобразную форму; число нх, ло-видимому, существенно ие изменяется, Измерения показали, что пористость пластинм достаточно однородна, Изменяя степень прокатки (толшнну пластины), множно в широких пределах изменять ее пористость (проницаемость).
Лопатки решеток 1 и 2 были выполнены двухполостнымн. Воздух подводился в переднюю полость, давление в задней полости уменьшалось вследствие дросселнрования воздуха в узких щелях между оболочкой и центральным телом лопатки. Пористость оболочки иа корытце была выше, чем на спинк~ зто обеспечивало примерно одинаковый расход охлаждающего воздуха по обводам профиля. Лопатки решетки 3 были сделаны многокамерными; воздух в каждую камеру подводился из обшей полости через дросселирующне устройства, обеспечлвающие примерно одинаковмй расход воздуха через камеру независимо от противо- давления в потоке газа, На рис.
6.7, а показаны результаты исследования сопловс)й решетки 1 при равномерном выпуске воздуха по обводам профиля и различных значениях скорости потока йр . Видно, что с увеличением б коэффициент скорости Ч заметно уменьшается, в особенности при малых значениях Хт, . при 1т,х " 0,7...0,9 и ~в = Ос02...0т03 0)з„е = -(0,005...0„007), Отметные что коэффициент скорости ~р на режиме С, 0 был практически таким же, что и в случае сплошных лопаток.
Это обусловливалось незначительной проницаемостью оболочки, вследствие чего перетекания со стороны корьпца на спинку на этом режиме были пренебрежимо малыми. При возрастании скорости эа решеткой до Хааа м 1 влияние выпуска воздуха уменьшается, что объясняется отчасти увеличением копфузор. ности течения в решетке. Это приводит к снижению потерь смешения и увеличению работоспособности выпускаемого воздуха Кроме того, при выпуске воздуха на сцнике моаут уменьшаться волновые потери в решетке.
Затем были проведены испытания этой решетки, но с выпуском воз. духа лишь на корытце (1), на спинке (2), на диффузорном участке слинкн (3), а также на входной кромке. На рис. 8.8 приведены снятые с помощью микронасадка эпюры полных давлений эа выходными кромками лопаток при выпуске воздуха на этих учасгках. Видно, что выпуск ла корытце (1) приводит лишь к незначительной деформации поверхностных слоев по. граничного слоя, что свидетельствует о невысоком уровне потерь смешения вблизи этой поверхности. Видно также, что влияние выпуска воздуха распространяется на значительное расстояние в ядро потока, Это объясняегся интенсивным перемешиванием воздуха с основным потоком вследствие повьалеиного уровня турбулентиосгн в пограничном слое на вогнутой поверхности под влиянием вихрей Гертнера-Тейлора в преде.
лах пограничного слоя. Выпуск воздуха на свинке приводит к значительному увеличению потерь. Особенно сильно потери возрастают при выпуске на диффузорном участке спинки.(3) из-за повышенных потерь на смешение и практически нулевой рабоизспособности воздуха.
При выпуске воздуха через пористую оболочку на входной части профиля потери в решетка практически не изменялнсь, При отсосе части рабочего тела через пористую оболочку, в особенности на спинке в косом срезе потери в пограничном слое и в следе эаыегно уменьшались (однако при этом уменьшался и расход рабочего тела за решеткой). На рнс. 8.7, б показано снижение коэффициента скорости ср для всех рассмотренных эон выпуска в решетке 1; видно, что с увеличением Х зм снижение коэффициента скорости ср при выпуске воздуха замедляется, особенно на спинке лопаток.
По-видимому, зто объясняется благоприятным влиянием вьзпуска воздуха на перерасширение потока н уровень волновых потерь, возникающих вблизи спинки в эоле косого среза. Йлйсгвнтельио„как видно из рис, 8.9, выпуск воздуха на режимах Аз, > 0,8 приводит к заметному уменьшению перерасширения. Это можно объяснить турбулнзацней пристеночных слоев, выпускземым воздухом, вследствие чего интенсивность обмена энергией между струйками тока возрастает, а местное перерасширенне - уменьшается. Измерения параметров потока эа решеткой показывают, что на транс- звуковых режимах (Хааа > 0,9) при выпуске воздуха на спинку потери в следе существенно возрастают, однако в ядре потока между следами (где н проявляются волновые потери в кромочных скачках уплотнения) они заметно сннасаются, Как указывалось, при выпуске воздуха через проницаемую оболочку уменьшаются потери трения.
Кроме того, вследствие утолщения погра. ничных слоев может уменьшнтъся кроааочное разрежение н, следовательно, величина кромочиых потерь. !та йрз -йрг Ю а -Р,РФ рис. $.7. Зааисимасза Ч оз дв или рмисзки ! (зван. Зл): - 0 08 а - равиомаримй имиуск ио иовархиосзи нопазок; 6- вмигск в зонах 1, т и 3 (см. рис. аа! Суммарное влияние всех указанных факторов на изменение про- фильных потерь в решетке при выпуске воздуха через проницаемую обо. почку на корытце или спинке лопаток показано на рис. 8ЛО. Видно, что при выпуске на корытце удельное изменение коэффициента профильных потерь, связанное с уменьшением потерь трения и кромочных потерь, составляет 81,„ / Р, м -0,2.
Прн выпуске воздуха на спинку нз дозвуковых режимах (А < 0,8) нз.за более высокого уровня потерь трения величина бь„,/ м', м -(0,25...0,3). На трансзвуковых режимах работы (Аз > 09) нз-за благоприятного влияния выпуска воздуха на уровень волновых потерь удельное изменение профильных потерь может составлят» б~„ /6, -(0,6...0,8).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
