ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Распространение срыва из "Аэродинамика решеток турбомашин " Часто повышение давления в осевых компрессорах, вентиляторах и насосах ограничивается наступлением вращающегося или распространяющегося срыва. Это явление во многих случаях было причиной разрушения лопаток компрессоров вследствие периодических нагружения и разгрузки лопаток, которые могут происходить с резонансной частотой. Вращающийся срыв впервые был обнаружен во входном направляющем аппарате центробежного компрессора газотурбинного двигателя [8.50] и впоследствии описан в работе [8.51]. [c.236] Рассмотренная физическая картина указывает на то, что при моделировании распространяющегося срыва важно учитывать эффекты инерционного запаздывания и загромождения каналов вследствие увеличения углов атаки на соседних лопатках. На этой основе создан удовлетворительный метод расчета скорости распространения срыва [8.52]. В модели [8.53] подчеркивается роль времени запаздывания, связанного с процессом отрыва пограничного слоя. [c.237] В ранних теориях распространяющегося срыва использовались линеаризованные уравнения движения и предполагалось, что характеристики лопаточного венца можно заменить характеристиками двумерных решеток [8.51]. В поля осредненных течений на входе в решетку и выходе из нее вносились малые возмущения потока и наблюдалось их затухание или раскачка. Таким образом был получен критерий устойчивости, используемый при расчете вращающегося срыва. [c.237] Хотя линейные теории позволяют удовлетворительно определить скорость распространения срывной зоны, они не дают возможности рассчитать начало срыва и число срывных зон. В этом смысле возможности линейной теории весьма ограничены. [c.237] В теоретических моделях, основанных на опытных данных о том, что интенсивный распространяющийся срыв может сопровождаться сходом вихрей с передних кромок лопаток, постулируется существование дорожек точечных вихрей, каждый из которых имеет интенсивность, равную полной завихренности потока одной лопатки [8.56, 8.57]. Эти теоретические модели нашли полезное применение, однако необходимо провести более фундаментальные исследования и получить более общую форму традиционного критерия устойчивости Кармана. [c.238] Экспериментальные исследования распространяющегося срыва в прямых решетках проводились путем измерения пульсаций давления на лопатках [7.57]. И хотя в опытах в основном наблюдался срыв с выходных кромок, были случаи периодического срыва вихрей со входных кромок лопаток. Распространяющийся срыв в прямых решетках отмечался также в работах [8.58, 8.59]. [c.238] Позже были получены интересные экспериментальные данные с помощью измерений на вращающемся рабочем колесе [8.60—8.62]. По распределениям давлений на лопатках можно было заключить, что полный срыв с лопаток вызывается взрывным увеличением коротких зон ламинарного отрыва. Такие же динамические картины срыва привлекли к себе внимание при изучении течений с неравномерным потоком на входе. [c.238] Измерения мгновенных значений потерь полного давления во время срыва показали, что существуют большое временное запаздывание и гистерезисные петли в протекании потерь [8.63]. В работе [8.64] динамические характеристики ротора компрессора были представлены передаточной функцией в модели полу-активного диска. Передаточная функция содержит относительную амплитуду и сдвиг фазы. С ее помощью можно рассчитать начало срыва и скорость распространения срывных зон. [c.238] Обнаружено [8.69], что в рабочих колесах со срывом у периферии скорости распространения срыва меньше, чем в колесах со срывом в каких-либо других сечениях по высоте лопаток. Большое значение имеет форма передней кромки лопатки, и поскольку геометрия лопаток вообще влияет на тип срыва и скорость его распространения, любая теория, в которой пренебрегается этим обстоятельством, бесперспективна [8.69]. [c.239] Тем не менее достигнуты определенные успехи в разработке обобщающих соотношений для описания границы срыва [8.70] и возможностей повышения давления в ступенях осевого компрессора. В работе [8.71] установлено, что при полном срыве (по всей высоте лопаток) во многих компрессорах различного типа коэффициент повышения давления составляет 0,11 на ступень. Установлено также, что критическая величина загромождения потока срывной зоной составляет около 30 %, выше которой частичный срыв переходит в полный срыв по всей высоте лопаток. Кроме того, ясно показано, что для высоких величин расчетного коэффициента расхода характерен большой гистерезис между срывной и устойчивой ветвями. [c.239] Из аналогии между возможностями повышения давления в ступенях компрессора и двумерных диффузорах получено эмпирическое соотношение для повышения давления на границе срыва компрессора [8.71]. Такое обобщение особенно полезно для предварительной расчетной оценки предельного повышения давления в компрессоре. [c.239] Несмотря на значительные успехи, достигнутые в обобщении эмпирических данных с помощью общих параметров срыва, и увеличение запасов устойчивости путем обработки корпуса, возможности существующих теоретических методов расчета границы срыва нельзя считать удовлетворительными, что является следствием недостаточной изученности процессов возникновения срыва потока. Автор считает, что дальнейший прогресс в реще-нии этой проблемы возможен на пути изучения нестационарного отрыва и процессов схода вихрей при срыве потока с передних кромок лопаток, так как именно они вызывают вращающийся срыв. [c.240] Вернуться к основной статье