Дейч М.Е. - Техническая газовая динамика (1062117), страница 72
Текст из файла (страница 72)
В решетках группы А при сверхзвуковых скоростях появляются дополнительные, потери: в скачках уплотнения на входе, в вихревой зоне, образующейся вследствие отрыва пограничного слоя за скачком б, в кромочном и отраженном скачках б( и в Х-образном скачке. Сувеличением скорости эти потери интенсивно увеличиваются.
' Решетки группы А рассчитаны на обтекание потоком дозвуковых скоростей. 559 Решетки группы Б, разработанные в МЗИ для околозвуковых скоростей, характеризуются меньшими толщиной входной кромки и кривизной спинки на входном участке н в косом срезе. В этих решетках перед входной кромкой возникает криволинейный скачок а (рис. 8-64) меньшей интенсивности На криволинейной поверхности спинки (за точкой А) происходит интепсив- Рис 6-64 Схема саерхааукоеого потока а решетках группы Б. !к -!! !!- ' аонк .йй! ! -,.
йь,„ и „а !! Зк ййм К о ! авкь 660 бб! ное ускорение потока. Замыкающий зону расширения скачок расположен внутри канала (канал № 1 на рис. 8-64). В том случае, когда перерасширение небольшое, торможение происходит только в головном скачке (в точке В, канал № 2 на рис. 8-64), При большой конфузорности канала перед нам (не перед к~ромкой) возникает скачок уплотнения (режим «запирания», канал № 3 на рис. 8-64).
Такое положение скачка обеспечивает устойчивое дозвуковое течение в межлопаточном канале Если профилированием выходного участка спинки добиться малых потерь при расширении потока в косом срезе, то такая решетка может оказаться высокоэкономичной до чисел Мг = 1,25 На рис. 8-65 приведены кривые потерь в решетках ,Групп А и Б. При Ма~ 0,95 потери в решетке ТР-1А ниже, чем в решетках группы Б. Однако при Ма>1 нотери в решетке ТР-1Л резко возрастают; в решетках гррпы Б при Ма~ 0,95 —:1,25 потери ниже. Значение критического числа М для решетки группы Б во всех случаях выше, чем для решетки типа А. В решетке ТР-2Б уменьшение потерь происходит до Ма=1,0, Однако при Ма>1,! наблюдается более интенсивны!! рост потерь, чем в решетке ТР-!Б.
Это обуслов- лено большей кривизной спинки профиля ТР-2Б в кобом срезе. На рис. 8-66 представленьи кривые распределения давлений по профилю решетки ТР-1В, спроектированной в МЭИ для сверхзвуковых скоростей по методу торможения потока в косом скачке, возникающем внутри канала со стороны вогнутой поверхности.
Межлопаточный гп о / огз п,в о,т о,в о,в 1п У бг бз бч Рис 8-65, Зависимость профильных потерь в решетках групп А и Б от числа М, канал решетки сужаюше-расширяюшийся. Минимальное сечение расположено на входном участке (точки 8 и 7 н И вЂ” 14). Торможение потока происходит перед входным сечением канала (точки 10 — 12). При М1>1,0 перед каналом возникает прямой скачок, который с увеличением числа М~ приближается к входному сечению.
При М~>1,5 головные скачки входят в межлопаточный канал и торможение происходит в системе косых скачков; в канале поток ускоряется, причем в зоне минимального сечения на спинке профиля обнаруживается глубокое разрежение. При увеличении М, минимальное давление уменьшается, а начало диффузорного участка, смешается по потоку. На рис. 8-67 показаны спектры обтекания решеток группы В. Характерно, что при достаточно больших числах М~ скорости в межлопаточных каналах сверхзвуковые, но скачки уплотнения отсутствуют, несмотря на большую кривизну каналов. На'входном участке профиля, перед кромкой, образуется система головньхх скачков. 562 й я О.
и й . » ат а Я и о И х сь 563 е оо м о о и и и д ! ааП!! ИмвПП аы с:ам с Е ~вь.к аббе - "вас Йм Пи аомя! в ьмыв п а вв иП ва ш П вй йа!) В том случае, когда решетка спроектирована по иетоду ступенчатого тормо кения потока вдоль спинки профиля (система косого — прямого скачков), при больших 95 Цб 67 аб Рр ПР l,~ ы 7,0 79 07 сб 87 Рис. 8-68.
Сривиеиис характеристик сверхзвуковых Вктивиых решеток рпзличиых типов. 7. 2, б. 4 — решетки с сужающе расшнрвющнивса каналвмн; 7, б — с тормсамнпем в сквткап на анапе. б — с поетопппмп севенпеи напала, б — тг-ан, 7астг-!А. Рис. 8-69. Зависимость концевых потерь в решетках от числа Иа.
7 — тг ш прн П,=.!В, 2 — тг !в прн П;агч б — тг-!в-7 прн П,=!В". 4 — тнав рн 8,=-24', б-тс-7А прн П,=зс'. сверхзвуковых скоростях образуются два скачка, один из которьПп располагается в месте излома (рис. 8-67,б). На рис. 8-68 дано сравнение к!отерь в активных решетках, спроектированных по методу торможения патока 665 вдоль опйнки профиля и по методу торможения в косом скачке на вогнутой поверхности. Можно отметить, йто первый метод позволяет добиться нескольколучшихкаРактеРистик Решетки пРн Мз)1,3 (на 1 — 2,5оь).
Однако этот вывод сделал на основании ограниченного количества экапернментальных данных. Опыты показывают, что прн околозвуковых и сверхзвуковых скоростях концевые потери для всех решеток значительно уменьшаются (рис. 8-б9). Уменьшается также неравномерность углов выхода потока по высоте решеток. ГЛАВА ДЕВЯТАЯ ТЕЧЕНИЕ ГАЗА В СТУПЕНИ ТУРБОМАШИНЫ йок ОСНОВНЫВ УРАВНВНИЯ В ступени турбомашины происходит преобразование потенциальной энергии газа в механическую работу (турбина) или механической работы в потенциальную энергию газа (компресоор).
В обоих случаях поток газа совершает энергетический обмен с окружающей средой. Рассмотрим принцинпиальную схему ступени турбины с осевым потоком газа. На рис. 9-1 показаны основные элементы такой ступени. По входному патрубку 1 газ подводится к неподвижной направляющей решетке 2, где часть его потенциальной энерги~и преобразуется в кинетическую энергию. Приобретая в направляющей решетке значительные скорости, поток газа проходит через зазор 3 и попадает на рабочие лопатки 4, укрепленные на колесе 5.
Здесь происходит перенос энергии к ротору турбины. Радиусами г и г+с(г проведем два цилиндрических сечения, ось которых будет совпадать с осью турбины. Этими сечениями выделим элементарную ступень турбины; развертывая ее на плоскость (рис. 9-2,а), можно проследить характер изменения скоростей в проточной части ступени '.
Проточной частью будем называть направляюпаую и рабочую решетки ступени. 566 Введем в отличие от предыдущего следующие обозначения скоростей: с — скорость абсолютного движения газа; ю — скорость газа в относительном движении; и — скорость переносного движения (окружная скорость); сп и гп„ вЂ” проекции скоростей абсолютного и относительного потоков на направление скорости п~ с, а а — проекции ско- ростей абсолютного и относительного потоков на направление оси вращения; с, ш — радиальные сог' г ставляющие скоростей абсолютного и отно- рнс. эл. схема ступени турбины сительного по в осевом потоке газа (а) и распре- деление параметров торможения, токов.
статических давлений и скоростей .в проточной части (б). Индексом 1 обозначим скорости, относящиеся ко входу, а нндексоь~ 2 — к вьзходу из рабочих лопаток. Рабочий процесс ступени турбины можно проследить по рис. 9-1 и 9-2. В межлопаточных каналах направляющей решетки поток газа ускоряется и одновременно поворачивается, покидая ее со скоростью сь направленной под углом а~ к оси решетки (рис. 9-2,а). При этом,по- 567 генциальная энергия газа преобразуется в кинетическую энергию потока. На рабочие лопатки поток входит с относительной скоростью шь которую легко получить, построив входной треугольник скоростей.
В межлопаточных каналах рабочей решетки происходи)г поворот потока в относительном движении; при тора. В результате температура и давление торможения абсолютного потока уменьшаются так, что т,>т г Рог! ~ ~Раг2' Сечеии Рис. 9СЬ Раавертна проточной части (а) и треугоаьники скоростей осевой ступени 1б). этом силы давления газа производят работу вращения ротора турбины. Поток выходит из рабочих лопаток с относительной скоростью ги, под углом ))а к оси решетки. Зная окружную скорость и, легко построить выходной треугольник скоростей и определить скорость абсолютного потока на выходе из ступени с, (рис, 9-2,а). Часто входной и выходной треугольники скоростей изображают из одного полюса, как показано на рис.
9-2,б. Таким образом, энергия газа передается к ротору турбины благодаря тому, что силы давления при повороте потока на лопатках производят работу вращения ро- 568 Характерной особенностью рассмотренного процесса является его ступенчатый характер: потенциальная энергия вначале преобразуется; кинетическую энергию движущегося газа, а затем на рабочем колесе кинетическая энергия преобразуется в механическую работу. Такой процесс в чистом виде имеет место в активной ступени: статические давления на входе и выходе из рабочей решетки примерно одинаковы, а скорости ш1 и иа различаются только за счет потерь в рабочей решетке.
В чисто реактивной ступени оба составляющих процесса протекают одновременна на рабочем колесе, Поток газа в рабочих каналах в относительном движении )скоряется н одновременно совершает работу вращения ротора. Широкое применение находят промежуточные типы ступеней, в которых рационально сочетаются оба принципа — активный и реактивный. В этом случае преобразование потенциальной энергии газа в кинетическую осуществляется частично в неподвижной решетке и частично в рабочих каналах. Изменение статических параметров потока и параметров торможения в проточной части такой ступени показано на рис, 9-1,$, Ступень может быть выполнена также с радиальным потоком газа.
В такой ступени газ движется в радиальных плоскостях от оси вращения к периферии или, наоборот, к оси вращения, Радиальная ступень может быть активного, реактивного или промежуточного типа. Схемы проточньпх частей ступеней турбины с радиальным потоком газа показаны на рис. 9-3. В радиальном сечении видны формы профилей направляющей и рабочей решеток ступени и треугольники скоростей на входе и выходе из рабочих каналов. Заметим, что в радиальной ступени окружная скорость меняется от входного к выходному сечению решетки, 569 Рис 94 Схема диаго- нальной ступени.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
