ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Дозвуковые и трансзвуковые аэродинамические трубы из "Аэродинамика решеток турбомашин " Современные дозвуковые аэродинамические трубы обычно бывают непрерывного, а не периодического действия. [c.101] Такая аэродинамическая труба, постоянно используемая для продувок решеток рабочих колес турбин при различных углах атаки, показана на рис. 4.1. [c.101] Интересным, гибридного типа, продувочным стендом является новая аэродинамическая труба Оксфордского университета [4.7]. На рис. 4.2 и 4.3 показана решетка, установленная в успокоительной камере, с лопатками, угол атаки которых может изменяться. Поток с выхода трубы возвращается на вход в решетку, и давление его может быть повышено с помощью двух эжекторных ступеней. [c.102] Наиболее распространенным способом разрешения указанных противоречий является применение аэродинамических труб замкнутого типа с переменной плотностью потока. Поскольку числа Маха и Рейнольдса пропорциональны скорости потока, в ранних продувках решеток возникали трудности с разделением влияния этих критериев на характеристики решеток. Для разрешения этого вопроса необходимо при продувках систематически изменять уровень давления (и соответственно плотности воздуха) в аэродинамической трубе. Такие трубы имеются [4.8—4.10]. [c.102] Во многих аэродинамических трубах применяются теплообменники за компрессором для охлаждения воздуха до температуры в лаборатории. При таком охлаждении может происходить конденсация паров воды, поэтому важно регулировать степень охлаждения и влажность воздуха. Явления конденсации трудно изучать по измерениям состояния воздуха в отдельных точках (в частности, на входе в компрессор), поскольку влажность воздуха в процессе его течения, в том числе в волнах конденсации, изменяется. В работе [4.12] предложено эмпирическое соотношение, которое можно использовать для оценки возможности появления волн конденсации. [c.104] Другая возможность заключается в осушении воздуха с помощью активированной окиси алюминия или силикагеля. Для пропуска всего воздуха через осушитель потребовался бы осушитель слишком больших размеров с большими затратами энергии. В трубах замкнутого типа воздух непрерывно циркулирует, поэтому достаточно пропускать через осушительное устройство только 10 % воздуха или даже меньше. Осушитель можно расположить параллельно рабочей части аэродинамической трубы с тем, чтобы располагать для него максимальным перепадом давления. Такие устройства применялись в аэродинамических трубах Кембриджа и Марчвуда в Великобритании. Рекомендуется иметь два одинаковых осушителя с заменой одного другим для реактивации путем прогрева. [c.104] Многочисленны специальные требования, предъявляемые к рабочей части аэродинамической трубы. Основным из них являются хорошая периодичность течения от лопатки к лопатке вдоль шага решетки и равномерность потока по высоте лопаток. В первых аэродинамических трубах эти требования не всегда соблюдались. [c.104] Равномерность потока по высоте лопаток является одним из основных условий получения качественных результатов продувок решеток, и ее достичь значительно труднее. При продувках турбинных решеток, имеющих благоприятный для течения отрицательный градиент давления, обычно выбирается достаточно большое относительное удлинение лопаток I с тем, чтобы на большей части высоты лопаток течение было двумерным. При этом для решеток активных рабочих колес турбины желательно большее I, чем для сопловых аппаратов, в которых происходит значительное ускорение потока. В активных решетках вторичные явления развиты весьма заметно [4 13]. Для большинства сопловых аппаратов турбин выбирается 2. В сопловых аппаратах с большим ускорением потока успешно использовались очень малые Т (меньше 1) [4.14, 4.15]. [c.105] При продувках компрессорных решеток для обеспечения равномерности потока по высоте лопаток часто используются проницаемые боковые стенки трубы. Но даже при наилучшей организации отсоса потока с боковых стенок из осторожности не следует выбирать 1 2 [3.8]. При малых I, даже если обеспечивается желаемое отношение осевых скоростей в решетке, на спинке лопатки пограничный слой все равно остается существенно трехмерным. [c.105] Если при продувках производятся шлирен-визуализация течения и одновременно отсос потока с боковых стенок, то возникают дополнительные проблемы. В настоящее время еще не найдено пористых материалов, которые имели бы необходимые оптические свойства. В трубе DVFLR [3.7] применялись перфорированные прозрачные стенки, что позволило удовлетворительно производить одновременно и шлирен-визуализацию течения, и отсос потока с боковых стенок. [c.105] Многие дозвуковые аэродинамические трубы используются в качестве основного инструмента разработки решеток, на которых оценивают и выбирают характеристики решеток. Большинство таких труб оснащено автоматическими системами измерений параметров потока и обработки данных. [c.105] Когда в какой-либо точке поверхности лопатки скорость потока становится больще скорости звука, появляются ударные волны. Они могут усиливаться и перемещаться, оказывая влияние на эффективность сжатия или разрежения потока в решетке при взаимодействии с пограничным слоем они могут привести к существенному местному отрыву потока и ухудшению характеристик решетки. [c.106] Поэтому при продувке таких решеток в аэродинамических трубах следует предусматривать соответствующую визуализацию течения с волнами разрежения и сжатия. Визуализация ударных волн легче всего осуществляется методом теневой фотографии, а для получения картины течения, имеющего зоны градиентов плотности и взаимодействия скачков уплотнения с пограничным слоем, предпочтительнее использовать шлирен-ме-тоды. [c.106] Лопаточный венец считается трансзвуковым, если скорость па входе или на выходе из него дозвуковая, но имеются зоны сверхзвукового течения в пределах венца. Многие турбинные решетки работают с дозвуковой скоростью на входе и со сверхзвуковой — на выходе. Наоборот, решетки компрессоров и вентиляторов могут иметь сверхзвуковую скорость на входе и дозвуковую— на выходе. Вследствие этого принципиального различия трансзвуковые аэродинамические трубы для продувки турбинных решеток отличаются от соответствующих труб для компрессорных решеток. Имеются стенды и общего применения, например, труба, описанная в работе [4.10], где могут продуваться решетки обоих типов, но такие трубы дороги и сложны. [c.106] При испытаниях как турбинных, так и компрессорных решеток успешно применялась общепринятая методика продувок в трансзвуковых аэродинамических трубах. Составными ее элементами являются отсос потока через щели и перфорированные стенки либо на входе в решетку, либо за ней. [c.106] Вернуться к основной статье