ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Определение коэффициента профильных потерь в решетке с бесконечно тонкими выходными кромками лопаток из "Теория и расчет лопаточного аппарата осевых турбомашин " К профильным потерям в решетке относят а) потери от трения в пограничном слое, образующемся на лопатках б) потери в следе за выходными кромками. [c.22] Заметим, что при определенных условиях может возникнуть отрыв пограничного слоя от поверхности лопаток, а также могут возникнуть скачки уплотнения. Это приводит к дополнительным потерям энергии. [c.22] Рассмотрим природу этих потерь. [c.22] При обтекании решетки лопаток потоком вязкой среды у поверхности лопаток движущаяся среда подтормаживается — образуется так называемый пограничный слой. Скорость среды по толщине пограничного слоя резко изменяется. Если на внешней границе слоя она равна скорости основного потока, то на внутренней границе слоя, т. е. на поверхности лопатки, она равна нулю. Вследствие того, что по толщине пограничного слоя среда движется с различной скоростью, между ее слоями возникает трение. На преодоление этого трения затрачивается располагаемая энергия движущейся среды. Другими словами, трение в пограничном слое обусловливает собой потерю энергии. [c.22] Как известно, обтекание решетки вязкой средой сопровождается образованием вихревых следов за выходными кромками лопаток. [c.24] В рассматриваемом в этом параграфе случае лопаток с весьма тонкими выходными кромками потери энергии в следе, обусловленные только выравниванием потока, малы по сравнению с потерями от трения в пограничном слое и ими также можно пренебречь. [c.24] Такое движение частиц в пограничном слое вызывает отрыв потока от поверхности лопаток, что, как известно, сопровождается вихреобразованиями, а следовательно, и потерей энергии. При некоторых режимах обтекания решетки потери энергии, обусловленные отрывом пограничного слоя, могут значительно превысить потери от трения. Отрыв потока от поверхности лопаток приводит к уменьшению живого сечения потока, а следовательно, при заданном перепаде давления в решетке — и к уменьшению расхода рабочей среды через решетку. [c.25] Из изложенного следует, что возникновение в решетке отрыва потока приводит к резкому увеличению потерь энергии. К сожалению, надежных аналитических способов расчета этих потерь в настоящее время нет. При профилировании решетки стремятся добиться, чтобы в области расчетного режима избежать возникновения этих потерь, а в том случае, когда этого сделать невозможно, свести их к минимуму. [c.26] До настоящего времени в заводских расчетах проточной части турбин и в учебной литературе зачастую учитывается, кроме перечисленных составляющих профильных потерь, потеря от удара . Нужно отметить, что как понятие этой потери, так и особенно способ ее учета являются условными. [c.26] Изменение профильных потерь в решетке при изменении угла Pi в настоящее время наиболее надежно может быть определено по данным продувок решеток на аэродинамических стендах. Однако в тех случаях, когда при изменении угла (от оптимального направления) отрыва потока еш,е не происходит, а увеличение профильных потерь обусловливается лишь возрастанием потерь от трения, как будет показано ниже, зависимость = / (Pi) может быть определена и расчетным путем. [c.27] Метод расчета коэффициента профильных потерь. Задача расчета профильных потерь в решетке профилей с бесконечно тонкими выходными кромками была решена автором в 1946 г. применительно к турбинным решеткам без учета сжимаемости среды в пограничном слое. В дальнейшем решение было получено с учетом сжимаемости среды, движуш,ейся в пограничном слое, а также распространено на случай обтекания диффузорных решеток. [c.27] Расчет профильного сопротивления решетки профилей рассмотрен также Л. Г. Лойцянским, И. Л. Повхом, А. Н. Патрашевым, М. Е. Дейчем, Г. Ю. Степановым и др. Имеются работы по расчету профильных потерь в решетках и в иностранной литературе. [c.27] Ниже будет излагаться обобш,енный метод автора, пригодный для расчета профильных потерь и в случае диффузорного обтекания решеток. Краткий обзор методов расчета, разработанных другими авторами, сделан в конце параграфа. [c.27] Излагаемый ниже метод расчета профильных потерь основан на использовании уравнения энергии. Расчетная схема аналогична нашедшей широкое применение в лабораторной практике схеме определения потерь в решетках при их продувке с использованием пневмометрических приборов. [c.27] Для его определения необходимо предварительно рассчитать потери. Рассмотрим этот вопрос для случая, когда отрыв пограничного слоя от поверхности лопатки и скачки уплотнения в потоке отсутствуют. [c.27] Потери энергии в этом случае, как было указано, обусловливаются трением в пограничном слое и вихреобразованием в следе за выходными кромками лопаток. [c.27] Опыты показывают, что в том случае, когда профили имеют малую толщину выходных кромок и последние обтекаются без срыва потока, потеря энергии в следе мала (по сравнениюс потерей от трения в пограничном слое) и ею можно пренебречь. Это дает право заменить определение потери энергии между сечениями 1—1 и 2—2 определением ее между сечениями 1—1 и 2 —2 (рис. 10). [c.27] На фигуре представлена схема обтекания плоской решетки лопаток потоком реальной (вязкой) жидкости. [c.27] Линии тока аа, ЬЬ и т. д., проходящие в выходном сечении решетки через внешние границы пограничного слоя г, выделяют центральные области потенциального потока, где потери энергии отсутствуют. Определение потери энергии в решетке сводится, таким образом, к определению потери энергии в граничных областях abba, а Ь Ь а и т. д. [c.28] Здесь и далее подстрочный индекс к указывает, что соответствующая величина относится, к сечению на выходной кромке лопатки. [c.28] Вернуться к основной статье