Диссертация (1025751), страница 25
Текст из файла (страница 25)
Их средний размерсоставляет 10 – 15 мкм.4.2Движение капель в кромочном следе характеризуется активнымдроблениемвлагинаначальномучасткетраекториисдальнейшимвыравниванием средних размеров капель. На расстоянии 0,23b – 0,25b отвыходной кромки лопатки начинаются процессы коагуляции и роста среднихдиаметров.4.3При развитом пленочном течении на вогнутой стороне профиля (приначальной влажности y0=8,4%) интенсифицируются процессы срыва и отражениякапель с ее поверхности, что способствует формированию потока крупных капельза сопловой решеткой.5.На формирование и характеристики потоков крупнодисперсной влагисущественное влияние оказывает степень влажности перед решеткой, а такжесоотношение плотностей паровой и жидкой фаз.5.1Изменение начальной влажности в диапазоне y0 = 3 – 9% при = 2581не приводит к существенным изменениям ν, αк, dк капель, движущихся со стороныспинки лопатки.5.2С увеличением начальной влажности до y0 = 8,4% при = 2581наблюдается рост средних размеров капель с 15 мкм до 20 мкм на границекапельного следа со стороны вогнутой поверхности лопатки, что обусловленопоявлением нового источника формирования потока крупных капель.5.3В кромочном капельном следе с ростом начальной влажности от 3,4%до 8,4% при = 2581, средние размеры капель вблизи выходной кромкиизменяются от 85 мкм до 115 мкм.5.4Изменение давления, а, следовательно, и плотности паровой фазыоказывает существенное влияние на структуру капельного потока.
Уменьшениекоэффициента от 3790 до 1994 приводит к интенсификации процессов197механического взаимодействия фаз – увеличивается ускорение капель наначальных участках траектории в кромочном следе, углы выхода капельуменьшаются, средние размеры капель в кромочном капельном следе снижаютсяв 3,5 раза. Поток крупных капель со стороны спинки лопатки вырождается, аобласть проявления крупнодисперсной влаги уменьшается.6.На основе экспериментальных данных разработаны рекомендации поприменению CFD-кода Ansys Fluent 14, проверенные по результатам расчетавлажного пара в каналах различной геометрии в рабочем для проточных частейтурбомашин диапазоне параметров.
Получено удовлетворительное совпадениерезультатов расчета и экспериментов, полученных, в том числе, различнымиавторами.В проведенной работе было явно получено подтверждение наличиянескольких источников крупных капель в потоке за сопловой решеткой. Впервыебылиобозначеныосновныетраекториидвиженияисредниеразмерыкрупнодисперсной влаги в межосевом пространстве ступени и определенастепень влияния различных режимных параметров на характеристики капель,двигающихся вдоль них.
Эти результаты могут использоваться как исходныеданные для изучения характера натекания дискретных частиц на входные кромкирабочих лопаток. Это в перспективе позволит определить наиболее оптимальнуювеличину межосевого зазора при решении проблемы эффективности инадежности проточной части последних ступеней паровой турбины.Были предприняты первые шаги в направлении создания расчетной моделивлажного пара, которая могла бы учитывать большинство физических процессов,связанных с наличием в потоке дискретной фазы. Естественно, современныевычислительные мощности не позволяют производить расчет, в которомрассматривалась бы каждая отдельная капля, однако получить осредненнуюкартину течения двухфазного потока, по мнению автора, на данный момент ужевозможно.
Гибкая настройка CFD кода Ansys Fluent через написание отдельныхUDFмодулейпозволитвдальнейшем,наосновеужеимеющихсяэкспериментальных данных, описать процессы формирования движения и срыва в198поток водяной пленки; дробления, отражения, выбивания капель и так далее. Дляверификации полученных математических моделей можно в полной мереиспользовать представленные в настоящей работе экспериментальные данные.Разработанная в настоящей работе методика определения размеров капель вперспективе может быть использована для контроля дисперсного состава впроточных частях натурных паровых турбин. Основными ее достоинствамиявляются: минимальное аэродинамическое воздействие на поток, возможностьустановки оптических эндоскопов в межосевой зазор ступени, получение данныхо размере капель не в точке, как это было ранее, а в определенной плоскостиисследования.
Важным аспектом развития представленного в настоящей работеподхода, является то, что знания о распределении коэффициентов скольжениякапель по концентрации позволят в дальнейшем, используя методы многомернойминимизации получать не только средние размеры частиц, но рассчитывать ихраспределения по массе и определять средние модальные размеры по массе иконцентрации.
Таким образом, существует возможность доработки даннойметодики для получения исчерпывающих данных о дисперсном составе жидкойфазы.Возможность применения метода Endoscopic PIV, который определяетвекторные поля трассеров в объеме, позволит существенно расширить областьприменения разработанного метода.199Список используемой литературы1.Абрамов Ю.И.
Исследование внутриканальной сепарации влаги изпроточной части турбин: дис. канд. техн. наук. Москва. 1970. 179 с.2.Абрамов Ю.И. Силин А.В. Образование крупнодисперсной влаги навыходных кромках сопловых аппаратов турбин влажного пара // Теплоэнергетика.1977. № 3.
С. 31 – 35.3.наАветисян А.Р., Зайчик Л.И., Филиппов Г.А. Влияние турбулентностистационарнуюинестационарнуюспонтаннуюконденсациюпаравтрансзвуковых соплах // Теплофизика высоких температур. 2007. Т. 45. № 5. С.717-724.4.Аль-МухаммедМухаммедДжавад.Повышениеэффективностисопловых решеток турбин на влажном паре изменением геометрическихпараметров и гидрофобными присадками: дис. канд. техн. наук. Москва. 1985.5.Амосов А.А., Дубинский Ю.А., Копченова Н.В.
Вычислительныеметоды. М.: МЭИ. 2008. 671 с.6.Анисимова М.П., Стекольщиков Е.В. Потери энергии в двухфазномпотоке от механического взаимодействия фаз // Инженерно-физический журнал.1968. Том XV. №3. С. 436-442.7.Спектр размеров капель крупнодисперсной влаги за турбиннойступенью с большими окружными скоростями рабочих лопаток / С.М. Базаров [идр.] // Энергомашиностроение.
1970. № 12. С. 16 – 18.8.Басина И.П., Максимов И.А. Исследование аэродинамическогосопротивлениясферическойчастицыпритеплообменеигорении//Теплоэнергетика. 1969. № 1. С. 75 - 77.9.ВенедиктовВ.Д.Газодинамикаохлаждаемыхтурбин.М.:Машиностроение. 1990. 240 с.10.Гаврилов И.Ю., Грибин В.Г., Тищенко А.А. Методика примененияметода PTV для исследования влажного и насыщенного пара // Радиоэлектроника,электротехника и энергетика: 18 международная науч.-техн. конф. студентов иаспирантов: Тез. докл.
международной конф. Москва. 2012. Том 4. С. 243.20011.Гаврилов И.Ю., Грибин В.Г., Тищенко А.А. Разработка методикиприменения лазерной диагностики для исследования изолированных решетоктурбомашин//международнаяРадиоэлектроника,науч.-техн.конф.электротехникастудентовииэнергетика:аспирантов:Тез.17докл.международной конф. Москва. 2011. Том 3. С. 228 – 229.12.Исследование структуры влажно-парового потока в элементахпроточных частей турбомашин / И.Ю. Гаврилов [и др.] // Радиоэлектроника,электротехника и энергетика: 16 международная науч.-техн. конф.
студентов иаспирантов: Тез. докл. международной конф. Москва. 2010. Том 3. С. 268 – 269.13.Результатыэкспериментальногоисследованиявлияниявдувагреющего пара на характеристики жидкой фазы за турбинной решеткой / И.Ю.Гаврилов [и др.] // Радиоэлектроника, электротехника и энергетика: 19международнаянауч.-техн.конф.студентовиаспирантов:Тез.докл.международной конф. Москва. 2013. Том 4.
С. 179 - 180.14.Георгиев К.Г. Исследование вихревых и сопловых течений влажногопара капельной структуры: дис. канд. техн. наук. Москва. 1978. 227 с.15.Глушков В.И. Исследование структуры влажного пара в турбинныхрешетках: дис. канд. техн. наук. Москва. 1971. 184 с.16.Головин В.А., Разработка и исследование ЛРА для однофазных идвухфазных сред // Проблемы совершенствования и исследования турбомашин:Труды МЭИ. 1975. № 306. С. 65-71.17.Горбис З.Р. Теплообмен и гидромеханика дисперсных сквозныхпотоков. М.: Энергия. 1970.
424 с.18.Грибин В.Г., Коршунов Б. А., Тищенко А. А. Исследованиевнутриканальнойсепарациивлагивтурбинныхсопловыхрешетках//Теплоэнергетика. 2010. №9. С. 17 – 20.19.Особенности образования жидкой фазы и формирования структурыпотока пара в сопловой решетке / В.Г. Грибин [и др.] // Вестник МЭИ. 2013. № 1.С. 24 – 29.20120.Визуализация линий тока и методы комплексной визуализациидискретных векторных полей / К.В. Дедкова [и др.] // Забабахинские научныечтения: Тез. докл.
VII международной конф. Снежинск. 2003. С. 209-210.21.Дейч М. Е. Газодинамика решеток турбомашин. М.: Энергоатомиздат.1996. 528 с.22.Дейч М.Е. Некоторые проблемы экономичности и надежностивлажнопаровых турбин // Известия АН СССР Энергетика и транспорт. 1984. № 1.С. 56-74.23.Дейч М.Е.
Техническая газодинамика. М.: Энергия. 1974. 592 с.24.ДейчМ.Е.,АбрамовБ.И.,ХизанашвилиМ.Д.Вопросыпроектирования и расчета систем внутриканальной сепарации // Теплоэнергетика.1972. № 8. С. 78 – 82.25.Дейч М.Е., Абрамов Ю.И. Исследование структуры жидкой фазы всопловых решетках ступеней на влажном паре // Теплоэнергетика.
1977. № 8.26.Дейч М.Е., Абрамов Ю.И., Глушков В.И. О механизме движениявлаги в сопловых каналах турбин // Теплоэнергетика. 1970. № 11. С. 34 – 38.27.Исследованиепроцессасепарациижидкостисповерхностейнаправляющих аппаратов турбинных ступеней / М.Е. Дейч [и др.] //Теплоэнергетика. 1968. №11. С.
69 – 71.28.Исследование внутриканальной сепарации влаги в турбинной ступени/ М.Е. Дейч [и др.] // Теплоэнергетика. 1969. №3. С. 77 – 79.29.Дейч М.Е., Салтанов Г.А., Сивобород В.А. Численное исследованиесмешанных разрывных течений в решетках турбомашин // Известия АН СССРсерия Энергетика и транспорт. 1979. № 2. С. 135 – 141.30.Дейч М. Е., Филиппов Г. А.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
