Н.Н. Сунцов - Методы аналогий в аэрогидродинамике (1163179), страница 46
Текст из файла (страница 46)
Рис. 121. Двишекие ивтока вщы через сопшшув решетку (Мв 1,Щ.. 304 гаэогидгавлячвская Аналогяя 1гл. ч замыкается косым гидравлическим прыжком (косым скачком уплотнения), падающим на спинку соседнего профиля и отражающимся от нее. По иере увеличения перепада давлений точка падения прыжка перемещается к задней кромке профиля. Это видно иэ фотографии, приведенной на рис. ! 20 и отвечающей Мэ — 1,20. При .еще большем увеличении перепада давлений гидравлический прыжок уже не попадает на спинку соседнего о а! аг аз 04 а~ йа аг ав ау 07 у 4! Рис. 122.
Распрелелеиие коэффициентов скорости ио профилю э сояловой решетке. профиля. В этом случае в потоке эа решеткой от задней кромки каждого профиля отходят два гидравлических прыжка. Фотография, отображающая данный режим, приведена на рис. 121 и соответствует М,=1,7!. По эамеренному во время опытов распределению глубин было получено распределение скоростей по поверхности йрофиля в газовом потоке, которое сравнивалось с результатами интерферометрического исследования данной решцгки. На рис.
122 приведено распределение безразмерных коэффициентов скорости ). = — по профилю л, в решетке при М = 1,07. Иэ этого рисунка видно, что имеет место не только качественное, но и довольно хорошее колиЧественное соответствие между данными .: интерферометрн- $5.17) движвнив газа в сопловой гвшвткв 305 ческого исследования и результатами, полученными методом газогидразлической аналогии. Наибольшее расхождение наблюдается на вогнутой поверхности профиля вблизи от входного сечения решетки.
Можно предположить, что это расхождение объясняется недостаточной точностью обоих методов исследования. Действительно, как метод газогидравлической аналогии, так и интерферометрический метод поаволяют измерить только относительную величину плотности в потоке, причем в обоих методах плотность в исследуемой точке течения относится к плотности невовмущенного потока.
На вогнутой поверхности профиля вблизи от передней кромки скорости газа и воды невелики и поэтому различие в плотности газа и глубине воды также невелико. Поэтому длв этих точек относительная погрешность намерения может быть значительной. Расхождение между результатами опыта на гидравлической модели и результатами продувки наблюдается также на спинке профиля в районе его задней кромки.
Эти расхождения, с одной стороны, могут быть объяснены тем, что как скачок уплотнения в газовом потоке. так и гидравлический прыжок в потоке воды сравнительно неустойчивы и периодически изменяют свое положение. С другой стороны, з этом месте на величину скорости могут оказать существенное влияние явления. связанные с отрывом пограничного слоя, которые на гидравлической модели воспроизведены быть не могут. Методом газогидравлической аналогии было исследовано также течение газа в сопловой решетке, имеющей расширяющиеся межлопаточные каналы.
Основной геометрической характеристикой решетки такого типа является отношение плошади выходного сечения канала г', к плошади критического сечения Р;. У= —. Р» У:, В гидролотке испытывался один из вариантов этой решетки, характеризующийся отношением /= 1.60, чему соответствует относительный шаг г'=0,49. Хорда профиля в натурной решетке имеет величину Ь= 111 мм, в модельной решетке хорда была увеличена до Ь = 374 мм. Модели профилей были изготовлены из сплава канифоли и воска. Экспериментальный пакет был составлен из шести профилей. йо Зиь юав н. н.
Сунцов 306 1гл. ч глзогидглвличвскля аналогия Испытания проводились при различных значениях перепадов давлений. осуществляемых за счет различного поднятия затвора. Числа йя на входе в решетку имели величину йл, = = 0,07 — 0,1. Содержание опытов было такое же, как и при исследовании сопловой решетки с суживающимися каналами. т. е.
производилось фотографирование потока и замер распределения глубин по профилю. По замеренному распределению глубин рассчитывалось распределение давлений, которое сравнивалось с результатами сверхавуковой продувки этой решетки, проделанной в Московском энергетическом институте. -Ж Р Я! 02 Дз йч 45 йб 47 48 4У 10 т Рнс. 123. Распределение давлений по профилю в совлозол релетке. На рис. 123 приведено распределение давлений по профилю при перепаде давлений з = 0,3.
Как видно из этого рисунка. совпадение распределения давлений. полученного обоимн методами, весьма хорошее. С ростом е это совпадение несколько нарушается. Приведенные в этом параграфе примеры показывают. что метод газогидравлической аналогии с успехом может применяться для изучения газового потока в сопловой решетке.
9 3.18. Обтекание решетки профилей Рядом авторов метод газогидравлической аналогии использовался для изучения обтекания решетки профилей. Приведем вначале результаты последней работы, в которой исследовалось сверхзвуковое обтекание решетки. составлен- э 5.18) овтвкании гвшвтки пгоэилвй 8ОУ ной из активных профилей. Натурная решетка имела хорду 0=24 мм и шаг г=12,8 мм. Модельная решетка. испытывавшаяся в гидролотке. была увеличена в 10 раз. Экспериментальный пакет был составлен из семи профилей. Испытания проводились при трех значениях угла натекания потока р,: 24', 34' н 44'30'. В отличие от обтекания сопловой решетки, скорость потока перед которой практически равна нулю.
в этом случае необходимо было создать перед решеткой сверхкритическую скорость потока. для чего необходимо было иметь на установке разгонное сопло. Перед решеткой необходимо было создать поток с числом гл, = 1,2. чтобы иметь возможность сравнить результаты, полученные на установке гавогидравлической аналогии, с данными продувки этой решетки, выполненной в Московском энергетическом институте. Организация такого потока на входе в решетку представляла значительные трудности. Опыты покааали.
что при помещении решетки непосредственно за выходным сечением разгонного сопла, рассчитанного на йл = 1.2, в сопле возникает система гидравлических прыжков. распространяющихся вверх по потоку вплоть до минимального сечения. В результате этого расходящаяся часть сопла работала. как диффузор, и фактически решетка обтекалась спокойным (дозвуковым) потоком воды. Подобное явление, называемое «запиранием» сопла, наблюдается и при продувках решеток воздухом. В этом случае для устранения «запирания» при продувках применяется так называемая «перекрыша», заключающаяся в том.
что высота экспериментального пакета лопаток делается несколько больше. чем высота подводящего сопла. Естественно. что осуществить «перекрышу» на установке газогидравлической аналогии невозможно. Поэтому было проделано следующее: сопло было рассчитано на М ) 1.2, а решетка профилей отнесена от выходного сечения сопла на некоторое расстояние, как это показано на рис. 124. При этом в выходном сечении сопла возникал косой гидравлический прыжок. отклоняющий поток на угол м н уменьшающий скорость потока на определенную величину.
Подбором удалось - установить, что для получения перед решеткой потока с числом Ц, = 1,2, необходимо было 20" 308 1гл. ч ГАзогидгляличвскля аналогия рассчитать сопло на М = 1,73 и отнести решетку от выходного сечения на расстояние 620 лглг. При этом от одной иа кромок выходного сечения сопла отходил косой гидравлический прыжок под углом 6 = 50'40'. который отклонил поток на угол ы = 9'50' к тормозил его до Мг= 1,2. Таким образом. получалась требуемая скорость потока перед решеткой.
Однако этот метод имеет ряд недостатков: поток за косым гидравлическим прыжком не является достаточно равномерным; крайние профили в пакете обтекаются в условиях, резко Рис. 124. Изучение обтекания решетки профилей. отличных от условий обтекания бесконечной решетки; число йГ, на которое должно быть рассчитано сопло. и расстояние решетки от выходного среза сопла могут быть найдены только подбором. В ходе опытов производился замер параметров набегающего потока и распределения глубин по контуру профиля. а также производилось фотографирование потока.
Фотография потока для случая. когда угол натекания потока составляет р, = 34'. приведена на рис. 125. Из этой фотографии видно, что структура потока воды, обтекающего решетку. имеет большое сходство со структурой газового потока. Перед передней кромкой каждого профиля возникает отсоединенный гидравлический прыжок, за которым следует область разрежения. Эта область замыкается прямым гидравлическим прыжком, аа которым скорость потока становится докритической.
В косом срезе скорости опять становятся сверхкритическими и обтекание выходных кромок профилей происходит с образованием характерной системы гидравлических прыжков. Ф 5.141 оатпкьйнв.еазазткп пгоеилнй1 ' Ю 309 По замеренному во время опыта распределению глубин производился расчет 'распределения данлений по контуру Ряс. 125. Обтекание решетквйнрофилей потоком воды. профиля'. Результаты для одного из исследованных режимов обтекания приведены на рис 126. Там же приведены резулв- Р Ро 0 4) 48 43 44 4Х 4б 47 48 4У 1д х Рис. 12б. Распределение даеаевий яо профилю в решетке.
таты продувки. Легко видеть, что реаультаты опыта на гидравлической модели качественно совпадают с результатамн 21 зяя. зыз н. н. стяяяя мо газоумдгааййчвбкай айайогйя англ. ч продувки. Количественное расхождение в распределении давлений для решетки иа активных профилей получается более существенным, нежели для сопловой решетки. Объясняется это тем, что в данном случае более существенное влияние на характер потока оказывают силы вязкости, которые методом газогидравлической аналогии не моделируются. По найденному распределению давлений были подсчитаны суммарные силовые характеристики решетки, которые также сравнивались с данными продувки. результаты приведены в таблице 11. Таблица 17 Сравнение силовых характеристик решетки, полученных методом газогидравлической аналогии, с данными продувки Из таблицы 1У видно, что метод газогидравлической аналогии дает ааниженные значения всех коэффициентов по сравнению с результатами продувки.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
