Н.Н. Сунцов - Методы аналогий в аэрогидродинамике (1163179), страница 47
Текст из файла (страница 47)
Это можно объяснить отчасти недостаточной точностью измерений. Измерения глубины прона водились на расстоянии 3 мм от контура профиля и не могли достаточно точно характеризовать глубину у самого контура профиля. В отношении коэффициента сопротивления можно заметить следующее. Продувка решетки потоком воздуха дает полное значение С, а методом газогндравлической аналогии моделируется потенциальное течение газа и, следовательно, может быть получен лишь коэффициент волнового сопротивления.
По данным таблицы 15 волновое сопротивление составляет 80 — 85о~з от полного, так что на долю сопротивления трения остается 15 — 20е~з. Исследованием облопатывания паровых н газовых турбин при помощи газогидравлической аналогии занимались А. А. Промыслов и Г. Ф. Камнев. Ими был проведен ряд опытов по гидравлическому моделированию обтека- $ Б.!81 бвйзклйий гешвтхм Пгбэилай З11 ния решеток турбинных лопаточных профилей. Были исследованы решетки, составленные из профилей А-27/24 и А-24. Профиль А-27!24 относится к старому типу активных профилей и характеризуется тонкими кромками, а также наличием прямолинейных участков на выпуклой стороне. Профиль А-24 является профилем нового типа, имеющим утолщенную входную часть и плавные переходы очертаний от одного радиуса кривизны к другому.
Этот профиль предназначен для работы при дозвуковых скоростях в условиях изменения угла натекания в широких пределах. Каждая нз решеток обтекалась потоком с различными углами натекания н различнымн значениями числа М на входе в решетку, которые были как больше, так и меньше единицы. Во время опыта замерялось распределение глубин воды в межлопаточных каналах, по которому вычислялось распределение давлений и относительных скоростей.
Величина относительной скорости потока в некоторой точке 1 вычислялась по формуле з Г1 + 2К (~И вЂ” Лз) 1' ю1 (5.1!6) глы > (5.117) где Нр — адиабатный теплоперепад, срабатываемый в венце Н„ — адиабатный теплоперепад, эквивалентный входной скорости. На гидравлической модели реакция венца будет и л (5.118) л„е — л 21* где тв, и Ь, †скорос и глубина потока на входе в решетку, те~ и Ьз — скорость и глубина потока в точке 1.
Полученные кривые распределения скоростей позволяют судить о характере течения газа в межлопаточном канале и о возможных отрывах потока от стенок канала в местах наибольшего падения скорости. Такие данные могут служить исходным материалом для совершенствования форм профилей. Для анализа процесса обтекания решеток авторы работы вводят параметр г, называя его реакцией венца. При обтекании решетки газом или паром реакция венца определяется формулой " йдзогидялвяичвбкАЯ Анаяойия (гд. ч где Ь, и ля †соответствен глубина воды на входе и вы- 2 1 ходе из решетки, йщ — — Ь,+ — — глубина торможения иа 2л входе в решетку.
Проведенные опыты позволяют сделать следующие выводы. При малых значениях числа М иа входе в решетку (иапример, при М~=0,32) и малых значениях угла иатекания (р, = 20'), когда реакция венца также мала (г = 0,17), глубина потока воды в выходной части межлопаточиого канала, а следовательно, и давление газа меняется мало как вдоль, так и поперек канала. Вдоль вогнутой поверхности профиля имеется сравнительно увкая область повышенного давления, а вдоль выпуклой поверхности значительные изменения давления имеются лишь во входной части канала.
С увеличением числа Мг растет реакция венца г, и при этом значительно повышаются давления иа вогнутой стороне профиля по сравнению с выпуклой стороной, а также происходит увеличение градиентов скорости на выпуклойстороие. Так, при М, = 0,705 появляются местные сверхкритические скорости на входе в канал. ' При М, =0,75 уже имеются аначительные зоны местных сверхкритических скоростей в районе наибольшей кривизны у выпуклой стороны профиля. Переход от сверхкритических к дпкритическим скоростям осушествляется череа гидравлический прыжок.
Реакция венца на этом режиме возрастает настолько, что в узком сечении канала достигаются критические скорости и в косом срезе происходит дальнейшее расширение. Из анализа опытных данных, полученных при гидравлическом моделировании, авторы делают вывод, что ие всегда расход газа через межлопаточиый канал лимитируется выходным сечением канала, как это обычно принято считать при расчете турбин.
Как известно, расход газа через поперечное сечение канала будет максимальным, когда во всем поперечном сечении будут иметь место критические параметры. .Это возможно в канале с прямолинейной осью, у которого ,во всем узком сечении скорости будут иметь критическое виачеиие. В канале же с криволинейной осью давления и скорости в различных точках поперечного сечеиия различны. При этом критическая скорость может быть достигнута лишь в одной точке этого сечения в случае плоского потока. По $5 181 Обтекание Решетки пРОФилеЙ 8(8 одну сторону этой точки будут иметь место сверхкритические скорости, по другую — докритические. И те и другие тем сильнее будут отличаться от критической скорости, чем больше будет кривиана потока.
Следовательно, чем круче поворот потока в районе рассматриваемого сечения, тем меньше возможен максимальный расход газа через данное сечения. При малых числах М на входе в канал (Мг(0,8) течение во всем канале происходит с докря"гическими скоростями, при этом расход газа меньше критического и определяется выходным сечением канала, имеющим наименьшую ширину. Повышение М ведет к появлению местных критических и сверхкритических скоростей на выпуклой стороне профиля, а на вогнутой стороне скорости остаются докритическими.
При этом расход газа также остается меньше критического. При некотором значении М1 расход газа через межлопаточный манал достигает максимального значения, которое также меньше критического расхода, подсчитанного по выходному сечению канала. При этом оказывается, что в некоторых случаях расход газа через межлопаточный канал лимитируется не выходным сечением канала, а сечением, расположенным во входной или средней части канала, хотя ширина канала в этих сечениях даже несколько больше, чем в выходном сечении. Это объясняется влиянием кривизны канала.
Опыты показали также, что при малых углах натекания сравнительно легко достигаются большие числа М на входе в решетку при малых перепадах уровня воды (малых реакциях венца). Наоборот, при больших углах натекания даже сравнительно малые числа М получаются лишь за счет весьма больших перепадов уровня, т. е. при очень больших реакциях венца. Существует некоторая область значений чисел М,, которые вообще нельзя получить при заданных углах натекания р, для решетки с заданными параметрами.
Эта область ограничена сниау наивысшим достижимым дозвуковым аначением числа М„которое авторы работы обозначают М,р „(предельно нижнее), а сверху — наинизшим достижимым сверхзвуковым значением числа М,= Мяр я (предельное верхнее). Знание предельных чисел М, необходимо для правильного проектирования турбинной ступени, между тем точные способы их определения в настоящее время неизвестны. Г. Ф. Камнев и А. А.
Промыслов приводят результаты исследования, проведенного на 'установке газогидравлической 314 [гл. и ГАЗОГИДРАВЛИЧВСКАЯ АНАЛОГИЯ аналогии, целью которого являлось определение предельных чисел М,. Опыты проводились для решеток, составленных из двух типов профилей (А-24 и А-27/24) при различных значениях относительного шага г и различных углах натекания Р,. Определение нижнего предельного значения числа М, производилось следующим образом. При выбраннои значении относительного шага Г и угла натекания ~, за решеткой устанавливались различные противодавления путем изменения Рнс. 127.
Положение точки замера. поднятия затвора на сливе воды из лотка. На каждом режиме измерялась- глубина потока перед решеткой й, и за решеткой йа, а также скорость потока тв, на входе в решетку. Величины Л, и а~, замерялись в середине последнего полного сечения сопла (точка А на рис. 127). и по ннм вычислялась глубина торможения й,е=й, + — . Число М, Ю1 2л определялось по формуле М = У~ 2 " ' (б 110) после чего строилась зависимость М,=,Уф). (5. 120) Одна из характерных кривых приведена на рис.
128. Зависимость (5.120) показала что при уменьшении — до ля 1 «а $5 181 овтвканив гвшвтки пговилвй 315 величины порядка 0,7 происходит быстрый рост 1З1,. Дальнейшее снижение — дает незначительное увеличение 'Ь, йш числа Мп которое стремится к некоторому пределу. Этот предел и есть йй„р,. При определении верхнего предельного числа Мг необходимо было получить поток перед решеткой с различными й7 м, йУ Цв й7 Ца 4У а йз Рнс.
128. Зависимость Мт от —. ав а значениями сверхкрнтической скорости. Для етого на установке газогидравлической аналогии использовалось расходящееся разгонное сопло с переменной степенью расширения. Эта переменная степень расширения достигалась аа счет раздвнгания стенок расходящейся части сопла, К косому срезу сопла придвигалась исследуемая решетка так, чтобы ее ось устанавливалась под заданным углом к средней линии сопла. Этот угол и принимался за угол натекания. Вначале стенки сопла раздвигались значительно, чтобы получить устойчивое сверхкритическое обтекание решетки при данном угле натекания. Затем стенки расширяющейся части сопла сводились, но так, что угол между средней линией сопла и осью решетки оставался неизменным.
Постепенное сдвнгание стенок сопла и соответствующее уменьшение числа Ц на входе в решетку продолжалось до тех пор, пока перед решеткой не появлялся гидравлический прыжок. При атом обтекание решетки становилось дозвуковым с большим значением реакции венца. Число йч на входе 316 газогидравличвская аналогия [гл. ч в решетку, определенное на режиме, непосредственно предшествовавшем появлению гидравлического прыжка, и при- нималось за М~р,.
'м„ Опыты показали, что, Р1рр несмотря на различие про- ДО филей А-24 и А-27/24 и на равные значения отно-' сительного шага г. значе' ния М,р, и М,р, для всех ~ж исследованных решеток лежат соответственно в двух О достаточно ясно ограниченных зонах, как это показано на рис. 129. Рнс. 129.
Зоны предельных чисел М. 1 Полученные графики ав- торы работы рассматривают как первое приближение в определении области недостижимых аначений числа М на входе в решетку профилей. 9 6.19. Применение движущихся моделей Выше были рассмотрены различные примеры использования газогидравлической аналогии, причем газовый поток имитировался потоком воды со свободной поверхностью, а модель- обтекаемого тела была неподвижна.
Однако газогидравлнческая- аналогия сохраняет силу н для случая, когда модель тела 'движется в неподвижной воде. Установка газогидравличеекой аналогии представляет в этом случае длинный бассейн, заполненный водой. Над бассейном устанавливается рельсовый путь, по которому перемещается тележка. Эта тележка приводится в движение либо мотором, расположенным на ней; либо прицеплена к какому-либо движущему ее устройству. Скорость движения тележки может быть как постоянной, так и переменной. Определяться скорость может по числу- оборотов колес тележки. К тележке при помощи специального подвешивающего устройства крепится исследуемая модель.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
