ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Теория и расчет лопастных систем гидротрансформаторов из "Гидродинамические передачи " Основной задачей теории гидротрансформаторов является исследование процесса энергообмена и сил взаимодействия между лопастной системой рабочего колеса и потоком жидкости. Эти вопросы относятся к зада,чам гидромеханики. При этом рассматриваются две задачи. Первая —определение внешнего результирующего эффекта лопастнор системы без учета внутренних явлений (внутренние связи, исключаются из рассмотрения вследствие равенства действия противодействию) она решается на основе закона количества движения. Вторая — Определение распределения скоростей и давлений в проточной части гидротрансформатора с рассмотрением внутренних связей. Последнее связано с решением системы дифференциальных уравнений в частных производных, что даже в сравнительно простых случаях связано с большими трудностями, поэтому при исследовании поля скоростей и давлений в основном используются опытные данные. [c.87] Процессы энергообмена в гидропередачах очень сложны, вследствие чего точное теоретическое решение как одной, так и другой задачи затруднительно. Поэтому при изучении любого физического явления необходимо выделить главную причину, определяющую протекание физических явлений. На основании изучения этих явлений составляется упрощенная теоретическая схема расчета, которая должна проверяться и корректироваться опытом. По мере накопления опытных данных возникает необходимость пересмотра теории, происходит отмирание старой и возникновение новой теории. [c.87] Элементарная теория не отражает точно реальной физической картины потока в гидротрансформаторе. Однако принятые условия создают основу для быстрого определения характеристик и лопастных систем гидротрансформаторов с помощью простых математических средств (см. 24—27). Опыт по определению основных характеристик подтверждает согласованность с результатами элементарного расчета. [c.88] Более точное выяснение отклонений от элементарной одномерной теории Л. Эйлера, а также уточнение расчета связано с экспериментальными исследованиями и теоретическим обобщением данных исследований на основе теории подобия. [c.88] Поверхность лопасти во многих случаях представляет собой поверхность двоякой кривизны. Использование одномерной теории не позволяет расчетным путем определить геометрию всей поверхности пространственной лопасти. С помощью ее можно произвести расчет и по нескольким линиям тока, но при этом невозможно решить вопрос о взаимном расположении этих линий тока в пространстве. [c.88] Кроме того, результаты, полученные при расчете по средней линии тока без корректировки по опытным данным, расходятся с экспериментальными результатами. [c.88] Для расчета пространственного потока в гидропередачах необходимо знать напор и расход в проточной части, которые могут быть определены расчетом по средней линии тока по одномерной теории. [c.88] Применения теории пространственного потока к расчету лопастных систем гидродинамических передач. С расчетом потока в гидромашинах связаны прямая и обратная задачи. Прямая задача формулируется следующим образом по известной (заданной) геометрии лопастной системы найти распределение скоростей и давлений (поле скоростей и давлений) на поверхности лопасти. Обратная задача сводится к определению геометрии лопастной системы по заданным полям скоростей и давлений на поверхности лопасти. В настоящее время применительно к гидротрансформаторам решена прямая задача. [c.88] Решение же обратной задачи ввиду сложности процессов, происходящих в проточной части, и сложности самой задачи пока не найдено. [c.88] Для описания движения жидкости выберем. систему координат зкд (рис. 40), где 5 — линия тока, лежащая в меридиональном сечении Н — координатная линия, перпендикулярная линии тока в, лежащая в меридиональной плоскости q — координатная линия, перпендикулярная меридиональной плоскости и направленная в сторону вращения. [c.89] Здесь Vm — меридиональная составляющая Абсолютной скорости г — радиус от мгновенного центра вращения (радиус кривизны линии тока в меридиональном сечении). [c.90] Так как движение в направлении h отсутствует, то сумма проекции всех сил на ось h, действующих на выделенный объем, должна быть равна нулю, т. е. [c.90] Применяя (У.8) к каждой лопастной системе гидропередачи, можно получать распределение скоростей в них. [c.90] Ет — удельная энергия потока, срабатываемая турбинным колесом. [c.92] В обоих указанных выше методах задача решается применительно к двухмерному потоку в естественной системе координат. Использование сетки естественных координат затрудняет применение счетно-решающих машин. Причина заключается в том, что от приближения к приближению меняются очертания и положение в пространстве первоначально выбранной линии тока, а это требует изменения при каждом приближении геометрических параметров расчетных точек. Поэтому при расчете поля скоростей по уравнениям, записанным в естественной системе координат, следует либо после проведения машиной одного приближения вводить новую информацию о положении расчетной точки, что увеличивает время работы машины и ручное время, необходимое для подготовки дополнительной информации, либо вводить перед началом расчета увеличенный объем информации, дающий возможность интерполированием получить геометрические параметры расчетной точки от приближения к приближению. Это занимает значительный объем памяти счетной машины и требует также большой подготовительной работы. [c.93] Чтобы избавиться от указанных недостатков и облегчить применение ЭЦВМ, выведем уравнения для определения составляющих скорости трехмерного пространственного потока в системе ортогональных криволинейных координат. Для решения задачи считаются заданными угловая скорость вращения насоса o форма проточной части гидротрансформатора в меридиональном сечении геометрия лопастных систем рабочих колес, определяемая радиусами Д, углами Р, 7 и ф (рис. 40) распределение меридиональной составляющей абсолютной скорости за одним из колес режим работы, характеризуемый передаточным отношением напор, создаваемый насосом, и расход в проточной части, определяемые предварительно расчетом по средней линии гидравлические потери в проточной части число лопастей в рабочем колесе. [c.93] Как известно, введя некоторые упрощающие допущения, можно представить распределение скоростей пространственного потока в двухпараметрической форме. При этом существуют три составляющих абсолютной скорости, но они будут функциями только двух координат. Сведение задачи о пространственном течении в проточных частях гидромашин к двухпараметрическому пространственному течению позволяет значительно упростить ее решение. Однако для того, чтобы свести пространственную задачу к двухпараметрической, необходимо ввести некоторые упрощения. [c.94] Отнесем уравнение (V.24) к сечению на входе в насос, т. е. [c.96] Из выражения (V.30) следует, что в направляющем аппарате перераспределения энергии поперек потока не происходит. Таким образом, изменение эпюры скоростей при прохождении потоком направляющего аппарата должно вызывать соответствующее перераспределение статических давлений. [c.96] Однако В этой системе выражение (У.35) представляет собой уравнение типа Абеля второго рода и в квадратурах решения не имеет. [c.100] Вернуться к основной статье