5 (Техническая газодинамика Дейч М.Е), страница 7

8-25,а). Наиболее неблагоприятными являются режимы а малыми углами входа ()аз<45'), когда на вход- ' Реактивные и активные рабочие решетки с малыми профильными потерями разработаны в МЭИ, ЦКТИ, ЛМЗ и ЦНИИ им, Крылова 499 32а в о о и о х Ю Ю И о о о и' а) о а 501 500 ном участахе опивки появляется заметный диффузорный участок. При атом рерйо утолщается пограничный слой на обводе спинки, ухудшается распределение скоростей в слое и лаже при умеренных градиентах в диффузорной Рис. 8-25. Распределение давлений по профилю реактивной решетки (а), профильные потери и угол выхода потока (б) в аависиыости от угла выхода ),; Ма = 0,5; Ке 3,46 10' области в косом срезе возникает отрыв; инопда отрыв может возникнуть и на входном участке спинки. При ры ббльших расчетного; 1диффузорная область обнаруживается на вогнутой поверхности. Однако в связи с нем, что на сходе с втой поверхности течение конфузорное, отрыв, о Я.

ь о х' о а х о х гх х Ю ~ хо ц )) ох! х с~ х а. о ы оо х Ф х х Ф о о о а ка~к правило, до выходной кромки не распространяется. Аналогичная, но более резкая картина обнаруживается в решетках активного типа (рис. 8-26). Сле~дова~тельно, прн малых углах входа отмечается значительно более резкое возрастание потерь, чем при больших (ом. также рис. 8-15).

Сравнение реактивных н активных решеток при различных 8~ отчетливо показывает, что решетки с меньшей геометрической конфузорностью— а1 аг более чувствительны к изменению рь При небольших дозвуковых скоростях, когда влиянием сжимаемостн можно пренебречь, профильные потери зависят от числа Рейнольдса. Влияние )се, особенно велико прн отрывном обтекании спинки профиля, когда отрыв происходит до точки перехода ламинарного слоя в турбулентный. В этом случае при увеличении )се, точка отрыва смещается по потоку. При этом потери в зависимости от числа Ке, меняются резко (рис. 8-27). Влияние (се, на профильные потери следует рассматривать при различных углах входа р, и степенях турбулентности набегающего потока. Геометрическая конфузорность также влияет на характер зависимости ~„,(Ке,). При малых степенях турбулентности н расчетных углах входа отчетливо видно существенное влияние (се, на 1Ф~ при Кео<(6 —:8).

10'. С ростом Е, (рис. 8-27,б) область практической автомодельности смешается в сторону меньших Ке, Я 5-14). Уменьшение Ке„, отмечается также при малых р, ( р, „„и для решеток с небольшой конфузорностью каналов. Таким образом, значения чисел (се„определяющих области автомодельного течения в решетках, могут изменяться в широких пределах в зависимости от формы профиля, геометрических параметров решетки, степени турбулентности и угла входа. Влияние сжнмаемости (числа М,) на характеристики решеток при докритнческих скоростях обнаруживается, начиная примерно с М,~ 0,5 (рис. 8-28). С увеличением М, 1„~ уменьшается и достигает минимального значения М, = 0,75 †: 0,95 в зависимости от типа решетки н формы профиля. Изменение ~„, в зависимости от М, в докритической области при безотрывном обтекании легко объяснить тем, что 502 Ф~ ФЧФФ ФФЗФ'С о~ '"о Ф1 ФФ ФФФФФФ о' Ф аОФФ «ВФФ Ф Ф~ Ф Ф ФО ФФ ~Ф о.

Ь оо ФВФЗ"о о оФФ о о Фя Ф о ФФ ооо Ф -„оио «о" Юо Ф -"С~ Ы ФЯОФ Ф ~ Ф Фо о ФФ о ФООФйо о ФФФ ФФФВМ" о Ф Ф Ф Ф Ф ~Фон о ФФ ЗФ Ф Ф ФВФО ~а као о "о о ОФФЙОФФ 16 0 0,5 0,55 0,6 055 0,1 а) % 5 а) 60 16 % Н 804 808 градиенты давления в сжимаемой жидкости увеличиваются с ростом М, (гл. 3). При конфузорном обтекании профиля толщина потери импульса 8' уменыпается, а при диффузорном — соответственно возрастает Я 8-5). Рис. 8.28 Влияние числа М, на распределение давлений, профильные потери и угол выхода потока для решеток реактивного и активного типов.

По мере увеличения М, точка минимума давлений в косом срезе несколько смещается по потоку и значение р Ф няя снижается. В результате увеличивается протяженность конфузорного участка на спинке. По этим причинам по- О 1Ч 16 ээ аб 50 эч ЭВ ч2 чб 50 бч 56 60 О) Рнс. 8-29. Профильные характеристики реактивных (а и О) и активных(а) решеток (А — О, А — Д А — Э и А — Э вЂ” решетки старого типа). терн снижаются. Аналогичные результаты получены и для активных решеток. При больших дозвуковых скоростях (начиная с М,= =Мз и при больших М,) в косом срезе канала и на кромках профиля появляются сверхзвуковые области, ко- торые замыкаются скачками уплотнения.

По этой причине появляются дополнительные волновые потери и ~ увелипр чивается. Угол выхода потока в зависимости от М, изменяется незначительно (рис. 8-28,6). С увеличением М, угол несколько уменьшается, а при Мн ) Мз» он возрастает, что объясняется увеличением потерь) в местной сверхзву- ковой области. Профильные характеристики решеток. Результаты измерений 1„, и р, в решетках различных типов показы- вают, что профильные характеристики являются сложными функциями большого числа параметров; ь" =ь(ч,гг р,)се, пр г' ь' М„А, форма профиля) и могут быть установлены только опытным путем. Примеры построения таких характеристик для решеток МЭИ реактивного и активного типов можно видеть на рис.

8-29. Как видно из рис. 8-29,6, профильные потери в реактивных решетках при р', = 90о слабо зависят от угла р, в интервале р,=-12 —:18о, Профильные потери в активных решетках невелики (3,0 — 7е(а) и для каждой решетки в широком диапазоне Рг меняются незначительно (рис.

8-29,в). Кривые ь =1(р,) пр для этой г)ууппы решеток имеют пологую огибающую. На рис. 8-29 приведены также кривые потерь в решетках старого типа, образованных дугами окружностей и отрез- ками прямых. Легко видеть, что новые решетки, разрабо- танные аэродинамическими методами, имеют значительно лучшие характеристики. Этот результат подтверждается также графиками распределения давлений для сравнивае- мых форм профилей при одинаковом угле входа потока. в-в. прострднственнын поток гдзА в решеткдх.

КОНЦЕВЫЕ ПОТЕРИ И СПОСОБЫ ИХ тгйгЕНЬШЕНИН В межлопаточных каналах решетки конечной высоты, как и в одиночном криволинейном канале ', возникают г и Анализ вторичных те гений в криволинейных каналах дан в $ 5.15. 505 вторичные течения: под влиянием поперечного градиента давления атроисходит перетекание газа по плоским (или цилиндрическим) стенкам ' от вогнутой ,поверхности к спинке (рис. 8-30). На спинке, на некотором удалении от концов лопаток, пограничный слой, притекающай с плоских стенок, сливается с основным пограничным слоем, движущимся Иионигенин пограниннпнно слою аогнупган подеркносме Спи пира Оадпению Рис, 5-30. Схема образования вторичных течений в межлопа- точном канале решетки.

а — пинии токе ио плоспоа стенке и нн спинке; а — перифорнаиые те- чении е погреиичиои слое у конисо напитки, по траекториям, паграллельным плоским стенкам; в результате здесь происходит иатенсивное набухание попраиичного слоя и появляются составляющие скорости, ,направленные в ядро потока. В ядре у концов лопатки возникает течсние, направленное.от спинки к вогнутой поверхности, образующее ~вместе с периферийным течением вдоль торцовых стенок вихревые области.

Таким образом, у спинки профиля на концах лопатин возникает парный вихрь, состоящий из двух вихревых областей, Вихри и~мекут провивоположньуе йаправления вращения. На фотографии следов потока (рис. 8-31) отчетливо видно перетекание пограничного слоя яа плоских стенках и на спинке. Так как за областью возникновения вихрей продолжается притекание газа с торцовых В дальнейшем рассматриваются вторичшае течения только в обандаженной решетке. ав О,гг стенок, то вихревое движение развиваепся к выходному сечению канаша; область ввбухания пограничного слоя, а также ядро парного вихря смешаются к среднему сечению.

При малых высотах вихревые области распространяются по всему сечению канала, образуя парный Рис. ВЗ1. Следы периферийных перетена- ний в ыехглопаточиоы иаюле. вихрь, характерный 1для криволинейных каналов квадратного сечения (5 5-!5). Представленное на рис. 8-32 распределение потерь и углов выхода по высоте решетки показывает характерное для вихревых областей изменение этих величин. При удалении от торцовых стенок потери вначале уменьшантпся (|рис. 8-32,а), затем резко возрастают и лотом вновь уменьшаются к среднему сечению (а1отери в среднем сечении прн ~достаточной высоте решетки равны профильным). Максимальные потери соответствуют области утолщенного пограничного слоя на спинке. Мини- мальное значение Ь у атлосиих стенок может быть больше или вгеньше ьир в зависимости от интенсивности вторичных течений; для реактивной решетки минимум потерь, как правило, не обнаруживается (рис.

8-32,б). Рнс. ВЗЯ. Влияние вторичных перетеиаиий на распределение потерь и углов выхода потопа по высоте активной (а) и реактивной (6) решеток при различных высотах. В зоне вторичньах точеный в соответствии с изменением(, углы выхода вначале увеличиваются, а затем к среднему сечению уменьшаются. Концевые потери определяются как разность между суммарными и профильными потерями. Оценка влияния на концевые поте)ри высоты, шага, угла установки, формы профиля и канала, а также угла входа, чисел Вел и Мз может быть произведена яа основаии~и опытных да~нных.