5 (Техническая газодинамика Дейч М.Е), страница 8

Опьвты показывают, что, как н в случае одиночного криволинейного канала, любые изменения геометрических и,режимных параметров, вызывающие увеличение поперечных градиентов давления в решетке, утолщение П,1 п,пп и з г з Рис. В-ЗЗ Изменение коиневык потерь в зависимости от высоты, углов входа потока, углов установки и шага в активных (кривые 1) и реактввнык (кривые у) решетках. пограничного ~слоя и появление диффузорлых участков на выходе, приводят к росту концевых потерь.

С уменьшением высоты решетки до известных пределов ~сок)ращается плоский уча!сток потока в средних сечениях канала; область повышенных потерь в золе вихрей практически не меняется. След о ватель н о, коз ф ф и ци еи ты~ кон цев ы х потерь линейно изменя!отея в зависимо- 1 Ь ст и от == —.Пр~и некоторой минимальной высоте про- 1 исходит смыкание вторичных течений; область увеличенных потерь занимает всю средн1ою часть ка~нала (рис. 8-32,а) . Харачгтер зависимости концевых потерь от а существенно меняется ппля решеток различных типов. Наклон 5!о г11 линий 1к=)(1~ уменьшается с уменьшением угла повоРота потока в решетке Л!3=180 — (!)1+(зе) (рис. 8-33). Минимальные значения ~а соответствуют реактивным решеткам, которые ха|рактеризуются большой конфузориостыо каналов и малым углом поворота потока. При увеличении шага реактивной решетки концевые потери вначале уменьшаются, так как воз~растает конфузорность потока, достигают |минимума, а затем увеличиваются в связи с ростом поперечного градиента давле~ний.

Увеличение угла установки профиля при оптимальном шаге приводит к снижению концевых потерь, так как уменьшаются угол поворота потока и поперечный градиент давлени~й, а при малы~к шагах с ростом 8т концевые потери увеличиваются. Влияние шага особенно велико для активных решеток, причем минимальные концевые потери соответствуют такому шагу, при котором межлопаточный канал вначале расширяемся (на входе), а затем сужается. Интенсивное влияние угла входа потока р1 на ьа (рис. 8-33) объясняется изменением поперечных градиентов давления в канале, появлением диффузсрных участков на входе и в косом срезе и в некоторых случаях образованием отрывов, Концевые потери заметно возрастают при уменьшении !3, (увеличенин Л(3).

При постоянном з~начвнни !)~ са возрастает с уменьшением угла выхода Рз (при малых !)з<! 1 —:12'), так как при этом увеличивается кривизна канала (рис. 8-33). Изменение концевых потерь в зависимости от числа Рейнольдса можно оценить по кривы~м на рис. 8-34. С увеличением Вез концевые потери уменьшаются. Влияние числа Вез на ьв велико при Вез<5 10з. Это объясняется тем, что с ростом Вез пограничный ~слой утоняется.

Влияние сжимаемости при докрипическнх скоростях сказываепся в уменьшении концевых потерь е ростом числа Ма (рис. 8-34) в связи с тем, что поперечные градиенты давления в канале уменьшаются ($ 5-15) (см. также рис. 8-69). Структур~а пространственного потока в кольцевых неподвижных решетках обладает некоторыми особенностями. Важнейшим следует считать наличие радиального градиента давления; давление у периферии выше, чем г5' 50' 15' 15' 1,0 о,ов о,о 0,05 оо 0,00 о,о о,г гео,г ом ом олв дов о а! ' См.

$9.3 и 94. 312 313 у корневого сечения '. Вследствие этого раввиваются радиальные перетекания вдоль лопаток, направленные от периферии к корневому сечению. Эти радиальные перетекания,накладываются на поперечные (рис. 8-35). Кроме того, в кольцевой решетке форма канала изменяется по высоте (из-за изменения шага и цилиндричности тор- Рис. 8.34. Влиииие числел ке, и М, ва концевые потери в решетке. цовых стенок) и поэтому интенсивность периферийных перетеканий у торцовых стенок различна. Как правило, потери энергии вблизи корневых сечений, где радиальные перетекания, совпадают с поперечными, в кольцевой решетке, выше, чем .на периферии. Отмеченное влияние веерностн существенно зависит от параметра с(11, с уменьшением которого возрастает разность скоростей и да~влений в корневом и периферийном сечениях.

Большой практический интерес представляет разработка способов уменьшения концевых потерь. Снижеьхе ьв,можно обеспечить, увеличивая относительную высоту лопатки, что прн ваданной абсолютной высоте достигается уменьшением хорды (ширины) профиля. Однако в связи .с тем, что при изменении хорды меняются не толыко концевые, но и зврофильные потери, возли- кает за~дача об установлении оптимальной хорды решетки. Уменьшения концевых потерь можно также добиться соотвегствуюптим выбором геометрических пара~метров решетки и формы профиля (межлопаточного канала). вс. -33 СтРуктуРа вторичных течений в кольцевой решетке Результаты исследования потока в криволинейных каналах показывают, что минимальная интенсивность вторичных течений в каналах активного типа обнаруживается в тех случаях, когда входная часть канала выполняется д~иффузорной.

Аналогичные данные получены и для решеток активного твоа '. На рис. 8-36 приведены результаты исследования двух решеток, имеющих одинаковые относительную высоту, г и рт, а также форму спинки. Вогнутые поверхности сравниваемых профилей различаются, радиусом кривизны: решетка ТР-1А имеет плавно суживающийся, а решетка ТР-1Ак — диффузорно-конфузорньвй канал, Раопределение потерь по высоте для различных ~режимов показывает, что в решетке ТР-1Ак уровень потерь существенно ниже. Суммарные потери в сравниваемых решетках,в зависимости от угла входа (15 л числа Мз ' Днффузорно.конфузорные каналы активных решеток впервые предложены ВТИ, О,н д,т О,и г~ 30' а) д,н О,З дтд О,т д, 0,0 5!4 Рис.

8-36. Влияние формы канала иа потери в активной решетке. а-изменение де вевнепмоетв от О, дли двух типов решеток; б -вливнне числе М, лт нв потери в решетнел двух типов; е-распределение потерь Спо высоте решетки. меня1отся аналогично (рис, 8-36,а и б). Особенно существенны преимущества, решетки ТР-1Ак при небольших скоростях и малых углах входа. Эффективность диффузорно-конфузорных решеток и (а а, оптимальные геометрические соотношения от ие и др.) зависят от угла поворота потока в решетке и 09 Ьд ттГ тд ГЗ Г Рис.

5-37. Оптимальные значения аш в зависимости от относительной высоты 5 относительной высоты Т (рис. 8-37). С увеличением угла поворота потока и уменьшением относительной высоты ош решетки оптимальное соотношение — вначале возра. а, стает, а затем уменьшается. Результаты опытов показывают, что решетки с диффузорно-копфузорнымн каналамн целесообраз~но применять при 1,р<1,2 —:1,8 в зависимости от угла поворота потока; прн больших Л1) возрастает предельное значение 1„р.

В реактивных (конфузорных) решетках существенного снижения концевых потерыможно добиться профилированием каналов по высоте (~профилирование в мери- 515 о а о о х а х С а н а а О са са х * С, СС С са сг х са 'а Са са са 517 о х х.. о ос 2 а.', хм "„-. б $ а С а а й С х З. и 1! Х а о1 ь и о х х х а „в х а х х 1х С СС о а х а Ч ха 2 х "х а о О, х о а "а ах о С х ах х х хо ас ах О а ао .о ая ах О О х А с х О;С Э х О х а а Я аа а со о н Ш са диональной плоскости), Этот способ приобретает особенно большое значение для кольцевых решеток, в корневом сечении которых обычно обнаруживаются повышенные потери. На рис.

8-38,а показаны схемы вариантов направляющей решетки с раз,пичными формами верхнего бандажа, а на рнс, 8-38,б и в — соответствующие результаты испытаний прямой решетки в статических условиях. Здесь же приведена кривая потерь в кольцевой решетке с цилиндрическими бандажами той же высоты. Опыты показывают значительное снижение потерь в решетке с профилированным веркином бандажом. Существенным является также перераспределение потерь по высоте решетки: у нижнего бан|дажа потери срезко уменьшаются.

Профилирование верхнего бандажа позволяет также уменьшить разность реакций в корневом и периферийном сечениях, что повышает к. п.,д. ступени турбины. Кривые на рис. 8-39 позволяют объяснить преимущество решеток с профилированным бандажом: в таких решетках обеспечивается более конфузорное течение на спинке в косом срезе и точка мн~нимума давления смещается к выходной кромке; кроме того, скорость потока перед основным поворотом потока в канале уменьшается, что приводит к снижению поперечного градиента на участке максимальной кривизны и, следовательно, интенсивности вторичных течений.

Задаваясь ~рациональным распределением давления по каналу, сможно найти оптсималы1ую форму бандажа. Приведенные иа рнс. 8-38св потери в зависимости от 1 показывают, что описываемый способ профилирования особенно эффективен при малых относительных высотах. Следует отметить, что несио1метричное поджатие верхнего обвода решетки, расширяет диапазон оптимальных шагов и углов установки.

Оптимальная величина поджатия, определяемая 1С 11 отношением ', меняется в зависимости от высоты 11 решетки (рис. 8-39,б). Необходимо подчеркнуть, что указанные способь1 уменьшения концевых потерь в активных (диффузорноконфузорные каналы) и реактивных (несимметричное ЬЕа — — Ь Е, + ЬЕ, + ЬЕм идт ЬЕ„=((Г,Р„с з, Ь, Г„.„ае) (8.38) Рнс. 8-39. ЬЕа уг 3 Ьз )' ) г Ь з1п (1е Нее Ме) рес, О а †к|маз мерздмскелемсго проежлкраеекна решеток кд РаспРеделение деслеека дс Г прсфкдкз 6 — Гмееьжекие детерс е завдскмостк от Ь а от стеденн нсджатнд зе — Ьд . б (8-39) б) (8-40) 518 519 поджатие) решетках фнзичесии тождественны.