Газодинамика охлаждаемых турбин. Венедиктов В.Д. (1014153), страница 37
Текст из файла (страница 37)
к перехода на спинке значительно смещается вверх по течению. По-видимому, при этом может несколько измениться н распред е еление давлений во обводам профиля, в особенности при околозвуковых значениях Лз, когда малые изменения формы канала (в частности, за счет толшнны вытеснения) приводят к значительному изменению местной и иведенной скорости Хз и отношения р/р"; (как это наблюдалось лри равномерном выпуске воздуха через проннцаемую обо оч у,.
ззд л к и Исследования, проведенные на рабочих решетках, показали, чта наличие углов атаки -0,3 < 1 < 03 практически не сказывается на величине дополнительных потерь, связанных с выпуском воздух» через перфорацию на передней части профиля, но может сказаться на распределении расходов воздуха по рядам отверстий. Анализ н сопоставление экспериментальных данных. На рнс. 8.20 для наг д ля ности приведены зависимости ОЧ,„„от Хт,хдля исследованных ешеток лри давлении воздуха в полости перфорации 0',е = , — д со ов яловых и р" - 1 05 — для рабочих решеток.
Видно характерное умень- ение дополнительных потерь с увеличением Хз,д лрн выпуске ва ду на передней части профиля, а также хорошее совпадение расчетных и экспериментальных данных. Экспериментальные и расчетные значения 185 уа зек е! зз итиле Решетки т Решетка 6 11 07 Решетка 7 -й с12 11612 Ретиелтки 7 6з Реизеелна д Реии"лвти з -зу 172 рис. 0,00. Сопостзвиение расчетных н зкслерименталанмх значений 0 Чоха в решетках лри вм- пускевозлуха через лерфораликч З „О 1, р е = 1,03...з,05: — — расчет; .чз- — акслернменя - — - — — расчет лри т О 0,6 Сан 60,„„в Условилх экспеРимента пРи Укаэанных эначениЯх Р'„е на расчетном режиме (по лт ) приведены в табл.
8.5 (прн р"',з сопз1 н изменении Лз относительный расход О изменяется незначительно). В таблице пРнведены также Расчетные значениЯ ов, 6 Ч,„„н 60 = — ~г- в е в натурных условиях (лрн 7',е ' 0,6). результаты расчетных и экспериментальных исследований показывают, что прн выпуске возлуха в зонах невысоких скоростей основного потока и под малымн углами 0, к обводам профиля величина 60 может не превышать 0,15...0,2. При выпуске на спинку в зоне косого среза 6Ч мо. жег достигать 1,0...2,5 (соответственно при углах 8, = 40...00').
При интенсивном выпуске под большими углами 91 в месте выпуска может возникнуть отрыв потока, что приводит к существенному увели- 106 нению потерь. Пля уменьшения дополнительных потерь необходимо, чтобы при выпуске на спинку О, < 20...25', при выпуске на корытце 9„< 35...40'. Пополннтельные потери лри выпуске воздуха через перфорацию н неизменной суммарной площади отверстий практически не зависят от размера отверстий в исследованном диапазоне с1л - 0,5...2 мм и числа рядов, а также от безразмерного угла атаки в пределах -0,3 < 1< 0,3, Прн этом выпуск на передней части профиля не оказывает заметного влияния на дополнительные потери, возникавшие при выпуске воздуха из выход.
ных кромок. На рис. 8.20 пунктиром нанесены результаты расчета 60,„„в натурных условиях (з;з м 0,6), Видно, что лри заданном расположении и размере отверстий перфорации снижение КПП в натурных условиях несколько больше, чем в условиях эксперимента (1",д' !). Сопоставление рас.
четных н экспериментальных значений расходов воздух» через перфорацию м, н 60ох, в исследованных Решетках также подтвеРждает достоверность методики, изложенной выше (если только под влиянием местного интенсивного выпуска под большими углами 9, к обводам профиля не происходит отрыв основного потока). Полученные результаты показывают также, что при выпуске воздуха через перфорацию обычные профильные потери (потери трения нлн кромочные) существенно не изменяются.
Хорошо подтверждается допущение о том, что выравнивание скоростей выпускаемого воздуха и основного потока происходит в непосредственной близости от места выпуска," зто подтверждает воэможность упрощенного одномерного подхода к оценке потерь смешения. Оказалось также„что дополнительные потери в решетке при многорядном охлаждении примерно равны сумме потерь при выпуске через отдельные ряды. Изложенные результаты хорошо согласуются с аналогичными данными, полученными другими исследователями (20, 31, 34).
В этих работах также отмечается, что применение заградительного охлаждения лопаток в рабочих решетках приводит к более высокому уровню дополнительных потерь, чем в сопловых решетках. Выпуск воздуха на спинку профиля приводит к значительно большим потерям, чем выпуск на корытце. В качестне иллюстрации н табл. 8.6 приведены экспериментальные значения 61)„полученные в (31) прн выпуске воздуха через многорядную перфорашпо на входной части профиля, на корытце и на спинке под углом 0, =35 нлн 80' к обводам профиля, а также расчетные значения 611 р, полученные по изложенной выше методика Из таблицы видно хорошее совпадение расчетных данных с зкспернментальнымн результатами.
удовлетворительное подтверждение достоверности разработанной методлкн расчета было получено прн сопоставлении с экспериментальными результатамн работы (34], в которой проведено исследование решетки с многорядной перфорацией на спинке и на корытце.
Интенсивный выпуск воздуха в сверхзвуковой поток может вызвать скачок уплотнения (аналогичный скачку при обтекании тупого угла), что существенно увеличивает потери в решетке. Ыт та' заэчичю ай в эеююи г ивичичюев щ~,вегвюя„- Твблина 8.6 Для охлаждения полок сопловых и рабочих лопаток часть охлвждаюшего воздуха выпускается в виде пелены на торцевые поверхностм межлопаточных каналов. Например, в СА первой ступени воздух выпуска. ется из холодных зон камеры сгорания ма внутреннюю и периферийную поверхности проточной части. Кроме того, при конвективно-пленочном охлаждении полок сопловых лопаток воздух выпускается,дополнительно через систему о*верстий, распределенных по длине торцевой поверхности межлопаточного канала, Заградительная пелена на входе в рабочее колесо может образоваться вследствие подтеквния воздуха в осевом зазоре из системы охлаждения на внутреннем диаметре ступени.
Наконец, охлаждающий воздух может подтекать в проточную часть СА м РК по стыкам попок охлвждаемых лопаток, Поскольку лрн заградительном охлаждении торцевых поверхностей существенно изменяются вторичные потери, рассмотрим в первую очередь особенности вторичных течений н потерь в лопаточных аппаратах с относительно короткими лопатками. Особенности вторичных течений и потерь в лопаточшях аппаратах с короткими лопатквмьь Как известно, основной причиной вторичных течений в палаточных аппаратах следует признать наличие вблизи торцевой поверхности межлопвточного канала нязкоэнергетнческого слоя газа, потерявшего часть своей энергии либо и пограничном слое на тор. ценой поверхности, либо вследстие потерь в предыдуших ступенях.
Поскольку градиент давления поперек межлопаточного канала (определяемый полем течения в ядре потока) не уравновешивается полем центробежных снл в низкоэнергетическом прнстеночном слое, вблмзи торцевой поверхности возникает вторичное течение, направленное от корьгщв к спинке соседней лопатки.
Под действием этого течения низкосортные слои газа подтекают в радиальном направлении по спинке лопаток м сме. шиввются с пограничным слоем на спинке, что приводит к его утолщению, а в ряде случаев и к отрыву потока. Йменно с этим, а также с трением непосредственно на торцевой поверхности межлопаточного канала и связаны вторичные потери. С увеличением потерь в пристеночном слое, например, в случае от1ы ыва потока перед решеткой вследствие наличия осевого зазора„уступа перекрыши) нли выступа на торцевой поверхности вторичные перетеканм я сушественно усиливюотся и могут проникнуть вдоль спинки на зна- етчи о тельн е расстояние от торцевой поверхности, что приведет к соотв п ем ствуюшему увеличению вторичных потерь.
Вторичные течения и ~ от р как правило, возрастают и с увеличением угла поворота потока в решетке (т. е, с увеличением поперечного градиента давления), а также и случае индуцирования в пространственном лопаточном аппарате дополнительного радиального поля скоростей, усиливающего вторичные течения, Развитое вторичное течение в лопаточном аппарате турбины проявляется на выходе вблизи концов лопаток в виде парных вихрей, направленных вблизи торцевых поверхностей от корытца к спинке лопаток, а в зонах, удаленных от торцевой поверхности„- от спинки к корытцу. Область вторичных течений определяется характерным размером каждого мх вихрей, в качестве которого, можно принять ширину ыежлоцаточного канала нв выходе аэ. Многочисленные экспериментальные исследования показывают, что при большой относительной длине лопаток А/аэ зоны вторичных течений н интенсивность связанных с ними потерь у концов лопаток сохраняют примерно постоянную величину.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
