ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Применение решеток при смешанных и радиальных течениях из "Аэродинамика решеток турбомашин " Для заданного режима работы приведенная частота вращения [3.12] является тем показателем, на основе которого производится выбор осевой или радиальной турбомашины. Чаще встречается турбомашина смешанного типа, в которой необходимо рассматривать изменение потока в осевом, радиальном и окружном направлениях. Прежде чем перейти к таким более сложным турбомашинам, рассмотрим вначале чисто радиальную, предполагая, что в ней в пределах лопаточного венца отсутствуют составляющие скорости вдоль оси машины. [c.72] В спрямляющих аппаратах радиальных турбомашин, а также в крыльчатках вентиляторов и насосов. [c.73] Следует отметить, что прямая линия тока в плоскости прямой решетки переходит в логарифмическую спираль в плоскости радиального течения. Замечательные свойства логарифмических спиралей в плоскости радиального течения были обнаружены давно и использовались Буземаном при получении точного решения для параметра скольжения [3.12]. [c.73] В результате анализа существующих методов в работе [3.13J предложено обобщение параметра скольжения Буземана. Затем в работе [3.14] была поставлена под сомнение справедливость классической вихревой модели и предложен альтернативный подход, который до сих пор требует экспериментального подтверждения. [c.74] Интересное применение метода расчета решеток при дозвуковых сжимаемых течениях [3.15] в направляющих аппаратах центробежных компрессоров описано в работе [3.16]. И хотя расчетное значительное повышение давления практически достигалось в области передних кромок лопаток, скорости оказались большими, следствием чего является повышенная чувствительность венца к изменению угла атаки. Некоторые исследователи используют плоские решетки и соответствующие экспериментальные данные при проектировании радиальных насосов и компрессоров. Однако условия их работы часто находятся за пределами обычного диапазона данных по решеткам и, кроме того,, поток на входе часто бывает сильно неравномерным. В результате из-за радиальных градиентов давления в таких машинах можно ожидать проявления эффектов вязкости потока в значительно большей степени, чем в соответствующих, осевых решетках. [c.74] Хотя использование результатов продувок решеток при проектировании диффузоров оказалось многообещающим при дозвуковых скоростях, для центробежных компрессоров с большой степенью сжатия, имеющих диффузоры с высокими числами М потока на входе, наилучшими оказались обычные лопастные, канальные и трубчатые диффузоры [3.18, 3.19]. Однако и при проектировании этих диффузоров результаты продувок решеток оказываются полезными. [c.74] Для радиальных рабочих колес, возможно, оправдано применение наклоненных назад лопаток, обычно применяемых в насосах. Исследования показали, что при такой конструкции рабочих колес могут не возникать большие следы и отрывные зоны [3.22]. Однако такие случаи довольно редки, а застойные следовые зоны обычно занимают значительную часть канала. В работе [3.23] показано, что вследствие кориолисовых сил эти следы слабо перемешиваются и потому не дают значительного вклада в потери. Поэтому многие проектировщики турбомашин предпочитают создавать высокое, но эффективное торможение потока во входном участке и в диффузоре, а в канале радиального рабочего колеса даже искусственно вызвать отрыв, поскольку он все равно возникает. Очевидно, что такой подход не позволяет использовать модель решетки при проектировании рабочих колес. [c.75] Можно ожидать, что отмеченные выше особенности характера течения в радиальных рабочих колесах свойственны также насосам и компрессорам смешанного типа. Однако радиальное торможение потока здесь происходит в меньшей степени, поэтому к ним можно с большим успехом применить численные методы расчета течения. [c.75] Большинство радиальных турбин, будь то большие гидравлические машины Фрэнсиса или малоразмерные турбины турбостартеров, по-существу является смешанными турбомашинами. При проектировании таких машин должны использоваться современные численные методы. [c.75] Упомянутые выше усовершенствованные методы теории решеток применимы для различного типа радиальных и смешанных турбомашин, но непригодны при проектировании рабочих колес типичных центробежных компрессоров, в которых поток на входе осевой, на выходе — радиальный, а лопатки не имеют наклона на выходе или же он очень мал. В турбомашинах этого типа возникает отрывное течение и наблюдаются интенсивные вторичные токи [3.28]. [c.76] Для расчета течения в рабочих колесах центробежных компрессоров применялись матричные методы [3.29], метод конечных элементов [3.30, 3.31], однако в настоящее время совпадение результатов расчета таких течений с экспериментальными данными следует рассматривать как случайность. [c.76] Сравнение экспериментальных и расчетных (без учета вязкости потока) данных [3.32, 3.33] показывает, что расчетные методы могут успешно применяться только при безотрывных течениях. Однако есть два теоретических подхода, которые оказались многообещающими. [c.76] В модели течения [3.34] поток считается потенциальным, нО имеющим область отрыва на одной границе. По-существу это случай двумерного, невязкого, несжимаемого течения, в котором допускается отрыв от поверхности разрежения, когда скорость упадет до некоторой установленной заранее доли максимальной величины скорости. Такой метод расчета использован в работе [3.35], а результаты расчета сравнивались с экспериментальными данными [3.36]. Получено удовлетворительное соответствие расчетных и экспериментальных данных, что свидетельствует о возможности произвольных определений критериев отрыва потока. [c.76] Другой теоретический подход основан на решении частично параболизованных уравнений для трехмерного вязкого потока. Этот метод обладает большими потенциальными возможностями для расчета течения в рабочих колесах центробежных компрессоров, в которых обтекание передних кромок не является доминирующим [3.37]. С использованием этого метода в работе [3.38] получено удовлетворительное согласие результатов расчетов и экспериментальных данных работы [3.36]. Другие теоретические методы анализа трехмерного вязкого потока в центробежных крыльчатках рассмотрены в работах [3.39—3.41]. [c.76] Вернуться к основной статье