Диссертация (1025751), страница 23
Текст из файла (страница 23)
Как следствие, при переходеот y0 = 3,4% к y0 = 8,4% ярко выраженный пик концентрации при ν = 0,85 исчезает175на расстоянии z = 0,2b. Кроме того, возможно, начинают также более активнопроявляться процессы конденсации пара на поверхностях дискретных частиц.Рисунок 4.14.Распределение концентрации капель вдоль траектории 3 при начальнойвлажности пара y0 = 3,4%Рисунок 4.15.Распределение концентрации капель вдоль траектории 3 при начальнойвлажности пара y0 = 5,4%176Рисунок 4.16.Распределение концентрации капель вдоль траектории при начальной влажностипара y0 = 8,4%Рассмотренные две траектории капель (исходящие из точек 1 и 3) являютсяхарактерными для течения полидисперсной двухфазной среды в рассматриваемойсопловой решетке.
Анализ перемещения капель вдоль остальных траекторийпоказал, что на них параметры влаги занимают некоторое промежуточноеположение по отношению к описанным выше данным. Это в первую очередьсвязано с расширением кромочного капельного следа по мере удаления отвыходной кромки лопатки (см. Рисунок 4.1). На Рисунках 4.17 и 4.18представлены распределения коэффициентов скольжения и разницы углов длятраекторий 2 и 4, а на Рисунках 4.19 и 4.20 отображено изменение средних поконцентрации диаметров капель.
Значения размеров частиц дискретной фазывдоль траектории 4 оказались существенно разбросаны. Для получениякорректной картины изменения средних диаметров капель вдоль этой траектории,необходимо увеличить количество мгновенных полей скоростей, определяемых спомощью PIV алгоритма.0,73Δα,ν14o0,71120,6910ν0,6780,656177y0 = 3,4%0,634y0 = 5,4%Δαy0 = 8,4%0,612z0,590,120,1450,170,1950,220,2450,270,2950,320,3450,37Рисунок 4.17.Распределение коэффициентов скольжения и углов отклонения капель вдоль траектории, исходящей из точки 200,744νΔα, o0,713,50,683Δα0,652,520,591,51780,62y0 = 3,4%0,561y0 = 5,4%y0 = 8,4%ν0,530,5z0,50,040,060,080,10,120,140,160,180,20,2200,24Рисунок 4.18.Распределение коэффициентов скольжения и углов отклонения капель вдоль траектории, исходящей из точки 430d, мкм25201510y0 = 3,4%y0 = 5,4%y0 = 8,4%5z00,120,160,20,240,280,320,36Рисунок 4.19.25179Распределение средних размеров капель вдоль траектории, исходящей из точки 2d, мкм2015105y0 = 3,4%y0 = 5,4%y0 = 8,4%z00,040,090,140,19Рисунок 4.20.Распределение средних размеров капель вдоль траектории, исходящей из точки 40,24180Тенденция роста коэффициентов скольжения и выравнивания направлениядвижения капель, выявленная ранее вдоль траекторий 1 и 3, сохраняется и на двухрассматриваемых траекториях.
Стоит отметить, существенное рассогласованиенаправления движения капель по отношению к основному потоку вдольтраектории, исходящей из точки 2 (см. Рисунок 4.17). Величина отклоненияварьируется в пределах 8о – 11о на начальном участке движения, что почти в 2раза ниже, чем вдоль траектории 1 (см.
Рисунок 4.6).Таким образом, анализ распределений параметров крупных частиц вдоль ихтраекторий показал, что максимальное рассогласование в углах выхода частицнаблюдается в области за сопловой решеткой, расположенной со стороны спинкилопатки.Средние размеры капель вдоль траектории 2 постоянно растут от 10 до 20 25 мкм по мере удаления от выходной кромки лопатки (см.
Рисунок 4.19), чтосвязано с расширением кромочного капельного следа. На границе кромочногокапельного следа со стороны вогнутой поверхности (траектория 4), если судитьпо осредненным линиям, представленным на Рисунке 4.20, при начальныхвлажностях пара 3,4% и 5,4% средние размеры капель совпадают и составляютпорядка 14,5 мкм. При y0 = 8,4% на начальном участке траектории диаметрыдискретных частиц оказались значительно выше и приблизительно равны 20 мкм.Наданномрежименаблюдаетсязаметноеуменьшениекоэффициентовскольжения с ростом начальной влажности (см. Рисунок 4.3 область = 0,75 −0,9) в рассматриваемой зоне, что по всей видимости связано с расширениемкромочногокапельного.Помимоэтоговозможнаинтенсификациядополнительного источника крупнодисперсной влаги, который связан с началоминтенсивного уноса жидкости с поверхности пленки на вогнутой стороне лопаткиза счет механизмов отражения и выбивания частиц жидкой фазы с границыбинарного подслоя.Рассмотрение траектории капель, исходящих из точки 5 показало, чтонабранногоколичествакадровоказалосьнедостаточнымдляполучения181достоверных статистических данных о характере движения крупных капель в этойобласти.
Можно сказать, что на участке траектории, исходящей из точки 5,крупных капель выявлено не было.На Рисунке 4.21, в качестве обобщающих данных, представлены средниедиаметры капель по количеству, определенные в точках рассмотренныхтраекторий, расположенных на расстоянии 0,1b (Рисунок 4.20, а) и 0,2b (Рисунок4.20, б) от выходной кромки лопатки.а)2220181614121086420d, мкмy0 = 3,4%y0 = 5,4%y0 = 8,4%б)22201816141210864201234d, мкмy0 = 3,4%y0 = 5,4%y0 = 8,4%1234Рисунок 4.21.Средние диаметры капель на рассмотренных траекториях на расстоянии 0,1b (а)и 0,2b (б) от выходной кромки лопаткиЭкспериментальные данные, которые были описаны в данном разделе,показали, что за решеткой четко наблюдаются 2 источника крупнодисперснойвлаги.
Кроме того при величине y0 = 8,4% интенсифицируются процессы182выбивания и отражения частиц жидкости с вогнутой поверхности профиля. Длякаждой из характерных траекторий капель определены основные скоростныехарактеристики, а также вычислены средние размеры крупных капель,двигающихся вдоль них.4.3. Влияние на характеристики капель за сопловой решеткойВлияние критерия подобия на характеристики капель за сопловойрешеткой рассматривалось при 3 значениях : 3790; 2581; 1994, характерных длярежимов течения в последних ступенях паровых турбин [22].
Изменение этогопараметра в существенной мере влияет на скоростные характеристики жидкойфазы в потоке [81]. Как отмечалось выше, в данном случае не поддерживалсяпостоянным другой критерий подобия – число Рейнольдса. В [31] указывается навзаимную зависимость этих параметров между собой. При этом значительноевлияние на изменение характеристик жидкой фазы имеет величина .Изменение происходит в первую очередь за счет изменения плотностинесущей среды (пара), так как плотность жидкой частицы с изменением давленияполного торможения практически не меняется. Из уравнения (3.2) видно, чтоперестроение характеристик влаги за решеткой при переменном значении вызвано изменением интенсивности сил, действующих на капли со стороныосновного потока.
Экспериментальные исследования проводились в условияхавтомодельностичислаRe,этоминимизируетвлияниенаскоростныехарактеристики капель таких явлений как изменение режима течения впограничном слое, изменение характера взаимодействия пленки с парокапельнымслоем и каплями, изменение интенсивности турбулентности. Для проведенияэкспериментальных исследований были выбраны два значения начальнойвлажности пара перед исследуемой решеткой: y0 = 3,4% и y0 = 8,4%.НаРисунках4.22и4.23представленыраспределениясреднихкоэффициентов скольжения при различных значениях . В первую очередьнеобходимоотметить,чтообластьсущественнонизкихкоэффициентовскольжения в правом краю Рисунков для режимов с = 1994 связана не с183режимными параметрами, а с невозможностью системой «ПОЛИС» получитьсфокусированноеизображениенамгновенныхснимках,чтовызваноформированием на оптическом стекле развитой водяной пленки. Как видно изполученныхданных,изменениеотносительнойплотностиприводитсущественным перестроениям характеристик капель за сопловой решеткой.Рисунок 4.22.Распределение средних коэффициентов скольжения за сопловой решеткой приначальной влажности пара y0 = 3,4%.
a: = 3790; б: = 2581; в: = 1994к184Рисунок 4.23.Распределение средних коэффициентов скольжения за сопловой решеткой приначальной влажности пара y0 = 8,4%. a: = 3790; б: = 2581; в: = 1994Коэффициенты скольжения частиц непосредственно за выходной кромкой суменьшением уменьшаются. Этот эффект связан с тем, что массовый расходжидкой фазы при малых выше, так как для достижения необходимого режима185производилось регулирование величины давления полного торможения передрешеткой, а следовательно и расхода двухфазной среды (чем меньше , тем вышеp0). Это приводит к формированию развитой водяной пленки на поверхностилопатки при более низкой влажности.
Ее срыв с выходной кромки влечет за собойобразование капель, размеры которых больше, чем на режимах с повышеннымизначениями . Их инертность приводит к тому, что коэффициенты скольжения вэтой области уменьшаются с уменьшением .Непосредственно внутри кромочного капельного следа ускорение частицдискретной фазы при малых происходит значительно более интенсивно, чемпри больших значениях . Особенно явно это наблюдается при сравнениирежимов с = 2581 и = 1994. Увеличение плотности пара (уменьшение )приводит к росту аэродинамического сопротивления капель, что способствуетболее интенсивному воздействию на них со стороны основного потока.На представленных Рисунках довольно четко просматривается потокпервичной влаги, которая, не взаимодействуя со стенками канала, пересекаеткромочный след и движется со стороны спинки профиля (подробно об этомявлении написано выше).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
