Процессы в камерах сгорания ГТД Лефевр А. (1014188), страница 26
Текст из файла (страница 26)
Влияние относительного перепада давления К и формы отверстия на коэффициент расхода Са (8). с( — овальные атаерсткя: гь — орямаугольные щели: С) — круглые отверстия: — формула (4.2О) прн а=0,25. (,а 0,9 о,в а,у 0,6 а,б оа ад 0,2 о,) а г з 4 6 вн го зало вава(ао к Рис.
4.5. Влияние типа отверстия и относительного перепада давления К на коэффициент расхода Со 19). — нлоскне отверстая, формула (4.20); — — — отбортованные отверстия, формула (4.2П. 6) распределение статического давления вокруг отверстия с внутренней стороны жаровой трубы; 6) наличие вращения в набегающем потоке; 7) местное значение скорости в кольцевом канале. Влиянием последнего из перечисленных факторов объясняется уменьшение коэффициента расхода отверстий первого 1ЗЗ Аэродинамика наморы сгорания ряда по сравнению с отверстиями последующих рядов при одинаковых условиях входа потока в отверстия.
Из детального анализа данных о течении струй через отверстия в жаровой трубе получена следующая формула для коэффициента расхода круглых, овальных и прямоугольных отверстий при истечении несжимаемой незакрученной жидкости (газа) (8]е 1,26 (К вЂ” 1) с 14Ка — К (2 — а) э)б'б (4.20) Рис. 4.4 свидетельствует о вполне удовлетворительном согласии между зависимостью (4.20) и экспериментальными данными.
Последующими экспериментальными исследованиями 19) установлено, что для отбортованных отверстий в формуле (4.20) следует увеличить численный коэффициент (рис. 4.5): 1,66 (К вЂ” 1) 14Кэ К (2 )Я)0,5 (4.21) Угол ввода струи Ясно, что уменьшение угла ввода струи 0 (рис. 4.3) снижает эффективное значение площади отверстия. Следовательно, 00 80 70 60 50 40 1 2 5 4, 6 810 20 3040 б080100 К рис 4.6. Влияние относительного перепада давления К и формы отверстия на угол ввода струи 6 Су †овальн отверстия; Лг †прямоугольн щели; Π— яруглые отверстия. эиспери- МситадЬНЫЕ ДаННЫЕ РабОтЫ 1аи — фаРМУЛа 1СЛВ) ПРИ СР и — — В.бяб.
Обобщений по коэффициентам расхода для отверстий с воздухозаборником или в виде жалюзи не сделано. Однако в работах (10 — 16) имеются экспериментальные данные для этих и других отверстий. !34 Глава 4 угол 0 должен быть связан с коэффициентом расхода Сл. В работе [17] установлено, что з(па6 =Со/Со „, (4.22) где Сл,а — предельное значение величины Сл при К вЂ” «со. Зави- симость (4.22) использована для сравнения с результатами опы- тов [8] на рис. 4.8. х У/Ум,„, = 1 — Вехр( — А— !макс / ' (4.23) где В составляет 1,0, 0,9 и 0,7 при углах ввода струи О, равных соответственно 51, 71 и 90'. Величина А является функцией отношения скоростей струи и сносящего потока, а также угла ввода.
Из анализа исследований, в которых ось круговой струи определялась по измерениям температуры, получена следующая Траектории струй Экспериментальные исследования проникновения одиночных струй. Для определения характеристик течения в жаровой трубе и обеспечения правильного распределения воздуха по всем ее зонам необходимы сведения о том, какие факторы определяют форму струй воздуха и глубину их проникновения в поток. Во многих работах проводились исследования проникновения струй, вытекающих из круглых отверстий под прямым углом к сносящему потоку воздуха. Например, в работе ]18] исследовалась струя нагретого воздуха в потоке холодного воздуха и были получены значения глубины ее проникновения по координате точки, в которой превышение температуры над температурой холодного воздуха равнялось Г В (0,55 К). В случае изотермической системы [19] глубина проникновения определялась по геометрическому месту точек максимума полного давления при измерении полного давления поперек струи (скоростная ось).
Определены поля температур при внедрении струй холодного воздуха в сносящий поток горячего газа на различных расстояниях от места ввода струи [20]. Температурная ось струи определялась по положению точек наименьшей температуры в ее поперечном сечении, а за глубину проникновения принималось такое расстояние от стенки, на котором ось струи приобретала направление, близкое к направлению основного потока.
Данные работы [20] хорошо соответствуют условиям в зоне разбавления камер сгорания газотурбинных двигателей. Траектория оси струи в сносящем потоке (рис. 4.7) по этим данным представлена зависимостью !35 Аяродннамниа камеры сгорания аппроксимационная формула [17]: — =087( и) Я Ы (4.24) Для условий течения в камерах газотурбинных двигателей более точной является корреляция данных, основанная на относительных величинах количества движения и расстояния [21]: — „' =0„827" (Х( (,)'", (4.25) где 7 = Ррв)Р,(7вм Траектория одиночной струи, втекающей в сносящий поток под углом 8 ( 90', определяется формулой (4.25) при умножении ее правой части на ейп 8. Ос нонна латок Рис 4.7.
Струя в вносящем потоке. ! — откаоненная струя; у — скоростная ось струи; у — местное эжектироеание газа н струю. Для случая цилиндрической струи, втекающей в цилиндрическую трубу, получено следующее выражение для максимальной глубины проникновения [20]: 775 0,5 "''"' = 1,15 — ',', з(п8. Экспериментальные данные, по которым получена зта зависимость, представлены на рис. 4.8. Проникновение ряда струй. Исследования глубины проникновения различных групп струй были выполнены в работах [22 — 26].
Для круговой цилиндрической трубы обнаружено [22], что глубина проникновения ряда струй меньше, чем 13б Гпааа а одиночной струи, что было объяснено эффектом загромождения основного течения струями, приводившего к локальному увеличению его скорости. Из анализа этих данных в работе ~271 получена следующая формула для максимальной глубины проникновения струй из круглых отверстий в жаровую трубу трубчатой камеры сгорания: макс ) 25уодо ~т (4.27) е11 ' еат + лт1 Согласие между результатами расчета по этой формуле и измерениями иллюстрирует рис. 4.9.
Эксперименты ~24], выполненные на трубе прямоугольного сечения при скорости основного потока до 40 м/с и температуре Диаметр Е 3 о а йя Ф и 2 ст сь 11бря да тЯр О~(р От~~и Рис. 4.9. Обобщение данных о глубине проникновения ряда струй [22!. гу — одииочимс струи; С0 ряд струй прп 0=00', Π— ряд струй при 0=~20'. ъ" и ьд Рис. 4.8. Данные о максимальной глу- 1 2 з Ф б 0 10 20 за 40 бине проникновения струи 420).
р иутур нее до 750 К с отверстиями диаметра от 0,63 до 2,54 см, показали, что основным параметром, влияющим на глубину проникновения струй, является отношение потоков РУ2 струй и основного потока. Кроме того, оказалось, что глубина проникновения возрастает с увеличением шага между отверстиями. Близкое расположение отверстий, как правило, не способствует проникновению струй, хотя при некоторых условиях двойной ряд обеспечивает более эффективное проникновение, чем одиночный !зу Аэродинамика камеры сгорания ряд струй, вытемающих из отверстий той же суммарной площади.
В работе ]24] подтвердилось наблюдение ]22] о влиянии взаимодействия соседних струй на форму их температурных осей. Эти и другие результаты работ, выполненных по программам 1чАЯА, были использованы для создания эмпирического метода расчета распределения температуры за рядом струй холодного воздуха, втекающих под прямым углом в поток горячего газа 12 1О тж э Б 5 10 15 Хйг !эис.
4.! О. Скоростные оси струй [лв]. Π— одиночная струя. вааиподействующая с противоположной стенкой; Ь вЂ” Нве встречные стРуи; — — — положение противоположной стенки канала или плоскости сиипетрии. ,!'25]. Диапазоны параметров, в которых этот метод обеспечивает хорошую точность, составляют по отношению потоков количества движения от 6 до 60, по отношению плотностей — от 1,6 до 2,8, по отношению высоты канала к диаметру отверстий — от 4 до 16, по отношению шага между отверстиями к его длине — рт 2 до 6.
В этой работе утверждается, что результаты, полученные при односторонней подаче струй, справедливы и для симметричного течения, в котором плоскость симметрии совпадает с противоположной струям стенкой канала. Это утверждение подтверждается данными работы ]28], в которой изучалось влияние противоположной стенки канала на характеристики турбулентных струй в сносящем потоке. Для одиночной струи влияние стенки сравнительно невелико, если отношение потоков количества движения не настолько большое, чтобы струи проникали до противоположной стенки. С уменьшением расстояния между струями, вытекаю!цими перпендикулярно сносящему потоку, влияние противоположной стенки становится сильнее, а течение становится похожим на течение с плоской струей. С увеличением этого расстояния течение по своим характеристикам приближается к течению с одной струей.
В работе ]28] проводились эксперименты с двумя направленными навстречу друг другу струями в целях сравнения такого 'течения с течением, возникающим при взаимодействии струи 1ЗВ Глава 4 1,025 Смешение струй Процесс струйного перемешивания важен для достижения удовлетворительных характеристик горения. Улучшение перемешивания в первичной зоне камеры сгорания способствует повышению эффективности горения и уменьшению образования вред- с противоположной стенкой (рис, 4.10). Из рисунка следует, что при выбранном относительном расстоянии между стенками и нескольких значениях отношений потоков количества дви'кения скоростные оси струй в обоих случаях одинаковы. Следовательно, в отношении скоростных траекторий плоскость симметрии и стенка эквивалентны. Однако нужно отметить, что это справедливолишьв случае когда скорости противоположно '= 1.025 направленных струй равны.
1 05 На рис. 4.!1 показаны распределения скоростей для рассмотренных выше случаев течения на одном расстоянии от л места подачи струй и при одииаковых отношениях потоков количества движения. Распределения скоростей оказываются почти одинаковыми, как и формы осей струй. Конечно, в а сечениях ниже по потоку эти распределения должны несколько различаться, так как скорость на стенке равна нулю, 1,1 а на плоскости симметрии отлична от нуля. 0,95 1,05 В работе 128] проводилась о =- 1,025 также визуализация течений Г; дымом в случаях взаимодействия струй, вытекающих из 6 одного ряда и нескольких ря- дов отверстий. Для двух послеРис. 4.!1.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
