Дейч М.Е. - Техническая газовая динамика (1062117), страница 51
Текст из файла (страница 51)
пред ' Для диффузоров, построенных по рациональному распределению давлений, значения 7 могут быть выбраны п,о Угр т0 0,0 з,а 80 Рис. 7-8. Предельные степени расширения диффузора в зависимости от угла раствора и безразмерной скорости на входе. большими, так как в этом случае течение в диффузоре безотрывнос. Влияние формы диффузора на его основные характеристики частично рассматривалось в $ 7-1. Как указывалось, решение этого вопроса не является универсальным; оптимальный эпюр давлений меняется в зависимости от двух основных геометрических параметров — отношения сечений 1 и длины диффузора. При малой длине и больших Г, когда градиенты давления на входе весьма резко возрастают, возможно образование отрыва уже во входных сечениях.
В этих случаях необходимо уменьшать гор,ггух на входе, причем диффузоры с постоянным 1 градиентом давления оказываются более эффективными для больших углов рас- 898 О,Б Б,Р э,э Бгг 396 твора, т. е. при малой длине и больших (. Этот факт отчетливо подтверждается опытами И. Е. Идельчика с плоскими диффузорами (рис. 7-9).
Так как в изоградиентных диффузорах потери на трение больше (в связи с тем, что 5" возрастает на выходе интенсивнее), то применение таких диффузоров следует считать целесообразным только при больших углах рас- О,у Э ах 'а Б,Б г,п т,р у,в гг гэ ээ Рвс 7 9 Изменение козффнциента потерь в плоских диффузорах в зависимости от относительной длины Т, д' твора Т, ~ 18о. В интервале т = 12 —: 18о лучшие результаты дают диффузоры с прямолинейными стенками (Тд=сопз1).
При малых углах 7„~12о следует переходить к диффузорам с криволинейными выпуклыми стенками (кривые 2 на рис. 7-6). Возможно также применение комбинированных диффузоров, принципиальные схемы которых приведены на рис. 7-10. Особый интерес представляет ступенчатый диффузор. Повышение давления здесь происходит вначале в обычном плавно расширяющемся канале, а затем давление растет при внезапном расширении сечения.
Такие диффузсйзы следует применять при малой длине и больших отношенйях 1. Дпя каждого значения 7 существует определенная оптимальная длина а, соответствующая минимальным гг' потерям. При выбранных оптимальном угле раствора Т „, н 1 однозначно определяется площадь выходного сечения А плавной части диффузора Р Ступенчатые диффузоры имеют существенные преимущества в тех случаях, когда необходимо сократить длину диффузора. При малых у примечение ступенчатого диффузора нецелесообразно, так как суммарные потери при внезапном расширении возрастают. Рис. 7„-10 Схемы комбинированных диффузоров.
а, Б н д — ступенчатые днффузоры, е — лвффузоры с малычн (22 в соль. шими (2] градиентами давление иа входе, г — днффузор с разделительными стенками, е — нзограднентныи днффузар, Опыты показывают также, что на эффективность диффузора влияет форма его поперечных сечений. В круглых и плоских диффузорах потери энергии оказываются минимальными. В диффузорах квадратного или прямоугольного сечения с расширением в двух плоскостях потери выше. Это объясняется различным изменением давлений вдоль потока: градиенты давлений в круглых и плоских диффузорах при одинаковых гог и Га будут меньше, чем в квадратных. В некруглых диффузорах потери повышаются вследствие интерференции пограничных слоев в углах. 397 Опыты подтверждают значительное влияние начальнои турбулентности на характеристики диффузора в полном соответствии с тем, что было получено при исследовании пограничного слоя (гл.
5). Коэффициенты потерь интенсивно возрастают с увеличением начальной турбулентности. Остановимся на оценке ~влияния основных режимных параметров, чисел )ке1 и М, на характеристики диффу- ьз. па ы 1г го г,г Аз Рис 74 К Влиииие чисел де, и М, иа коаффиииеит потерь а конических диффуаорах. сд=-сд~ дяе,=ало. воров. Опыты показывают, что характер кривых ь (це,) зависит от геометрических характеристик днффузора: уд и ). Соответствующие кривые по данным различных исследований приведены на рис 7-11. Как видно, влияние Ке, ощУтнмо,пРи це,~3.10' в зависимости от Уд, 1, и формы диффузора Отметим, что характеристики ьд(це,) при больших углах раствора и ()4 протекают более полого.
Здесь наблюдается аналогия с влиянием начальной турбулентности: при больших уд влияние Ео ослабевает. Возрастание числа М, приводит к увеличению градиентов давления; в соответствии с этим потери на трение в диффузоре с ростом М, начиная с М~)0,7 увеличиваются. Сжимаемость приводит к росту вихревых потерь в диффузоре; при отрывном обтекании с увеличением М1 точка отрыва потока перемещается к входному сечению. При околозвуковых скоростях на входе (при М,<1) потери в диффузоре возрастают особенно интенсивно, так как градиенты давления во входном участке резко увеличиваются, что приводит к раннему отзыву даже прн небольших углах раствора (рнс 7-4). Следует подчеркнуть, что кривые на рис.
?-3 отражают вллячие не только сжимаемости, но и числа Рейнольдса Уменьшение сд с ростом М1 при 0,1(М,~0,5 обусловлено изменением Кеь так как в этом диапазоне чисел М1 влияние сжимаемости еще не сказывается. Рассмотрим в заключение некоторые результаты опытов, проведенных с целью снижения потерь в диффузорах с большими углами раствора. По данным И. Е. Идельчнка, наряду с применением изограднентных днффузоров понижение потерь в диффузоре гио>кет быть достигнуто установкой сеток, разделительных стенок и организацией отсоса или сдуаа пограничного слоя, а также применением ступенчатых диффузоров. Опыты В, Кмоничка показали, что установка проволочного пучка приводит к заметному уменьшению потерь в плоском диффузоре с большими углами раствора (рис.
7-!2,а, б и в). Аналогичные результаты были получены для круглых диффузоров при радиальном расположении проволок (рис. 7-12,г). Обнаруживаемый эффект объясняется тем, что вводимое в диффузор сопротивление выравнивает поле скоростей на выходе нз диффузора. Выравнивание скоростей приводит к смещению точки отрыва по потоку, так как,профиль скорости у стенок становится более полным (рис 7-7).
Оптимальное положение и форма проволочных решеток, вводимых в днффузор, существенно зависят от формы н угла раствора диффузора, а также от режима потока (чисел М1 и )те1). Исследования В. Кмоничка проведены были с сопротивлениями, введенными внутрь диффузора. При этом оказалось, что для плоского диффузора с углом раствора уд — — 15'оптимальным является вариант на рнс. 7-12,а, для уд=30' лучшие результаты показали варианты 6 и в. Улучшение течения газа в диффузоре с большими углами раствора можно обеспечить-1акже с помощью глубоких канавок, вытачиваемых на некотором расстоянии от входного сечения (рис.
7-12,д). Создаваемый канавками отсос слоя смещает отрыв по потоку, как это показано опытамн В. К. Мигая, о м ь и м сь а о м о Ю м Я ь и Ю ы 401 ц ь о сь о м О и о 1о И Ю. м м сь о д. 7-3. ВыхлОпные пАтРуБки туРБОмлшин Отвод газа из турбомашины осуществляется по оси вращения либо по конструктивным условиям под прямым углом к пей. Частичное преобразование кинетической энергии выхдопа в потенциальную позволяет повысить к. и. д.
турбомашины, Такое преобразование осу- Рнс. 7ЛЗ Раннональные схемы выхлопных патрубков турбомашнн. шествимо в диффузорных выхлопных патрубках, различные схемы которых приведены на рнс. 7-13. Первые две схемы (а и б) показывают наиболее простые криволинейные кольцевые диффузоры Га>Р, с осевым или диагональным потоком газа. Три других патрубка должны обеспечить поворот потока иа угол 90' к оси вращения В схеме патрубка на рис 7-13,в применен развитый кольцевой диффузор1 с диагональным или осевым направлением потока.
В таком диффузоре в основном и происходит преобразование кинетической энергии в потенциальную; поворот потока на угол порядка 90' осуществляется уже при малых скоростях в улитке 2. Выходная часть патрубка (радиальный диффузор) имеет относительно малую длину. другая схема (рис. 7-13,г) обеспечивает восстановление давления после поворота в радиальном диффузоре. В таком патрубке поворот желательно осуществлять в конфузорном потоке или в крайнем случае при постоянной скорости. Как видно нз сравнения схем в и г, первая схема имеет значительно ббльшие осевые размеры, а вторая— радиальные Третья схема (рис. 7-13,д) является комбинированной. Здесь выполняются относительно короткие осевой (или диагональный) и радиальный диффузоры, Следовательно, восстановление давления в таком пагрубке осуществляется частично до поворота и частично после него.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
