ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Некоторые результаты экспериментального исследования пространственного турбулентного слоя на торцовой стенке межлопаточного канала из "Гидродинамика решеток турбомашин " Экспериментальное исследование производилось на специальной установке (рис. 15.5). Установка смонтирована на фланце ресивера 1 и состоит из входного сопла 2, неподвижной стенки 3 из органического стекла, подвижной стенки 4 и выходного патрубка 5 с решеткой компрессорного типа. Установка выполнена в двух вариантах. [c.469] Воздух под давлением из ресивера 1 плавно сужающимися стенками направляется во входное сопло 2, которое выполнено в форме плоского межлопаточного канала направляющей решетки. На одной из боковых стенок входного сопла смонтирована поворотная планка 6 с зубцами, которая предназначена для возмущения потока перед решеткой (утолщения пограничного слоя на входе в решетку). При Затопленном положении планки пограничный слой имеет наименьшую толщину. При повороте планки ее зубцы, выступая в поток, увеличивают толщину пограничного слоя. Положение поворотной планки фиксируется. [c.471] Подвижная стенка перемещалась с помощью ходового винта 7 2, проходящего через кронштейн 13. Перед решеткой за поворотной планкой был установлен Г-образный гребенчатый зонд полного давления 14 с 12 трубками. С помощью этого зонда измерялось поле полных давлений в пограничном слое перед решеткой. Для измерения пограничного слоя в межлопаточном канале использовался коорди-натник 15 с зондом 16. Измерения производились цилиндрическим зондом в виде трубки диаметром i/ = 1 мм, имеющей боковое отверстие диаметром 0,25 м.м. Координатник 75 обеспечивал измерения угла поворота зонда с точностью 0,5° и глубину погружения с точностью 0,1 мм. Наличие специальных отверстий в подвижной стенке 4 и ее перемещение позволяли располагать зонд в любой точке межлопаточного канала. [c.472] Статические давления измерялись через трубки 77, впаянные в подвижную стенку на входе и на выходе из решетки, а также по периметру лопатки. Поле статических давлений в среднем межлопаточном канале измерялось при перемещении стенки. [c.472] Для исследования вторичных течений в пограничном слое при его образовании была выполнена специальная вставка 18, состоящая из тонкой пластинки, перпендикулярной к образующим лопаток, которая припаяна к направляющим, изогнутым по форме лопаток. В точках измерения пограничного слоя на пластинке были просверлены отверстия для продвижения цилиндрического зонда 16. Эта же пластинка использовалась в качестве направляющей для зонда при измерениях на боковой (торцовой) стенке. [c.472] Измерения давлений производились с помощью батарейных манометрических щитов, показания которых фотографировались. Испытания производились при четырех-пяти перепадах давлений (M = 0,4-- - 0, 5. R = 2 105. 4 105). [c.472] Дополнительно производилось определение донных линий тока с помощью гуаши, наносимой на подвижную торцовую стенку 4 и вставку 18. Мазки жидкой черной краски, наносимые на светлый фон, под воздействием потока воздуха создавали отчетливую картину донных течений. Для сохранения этих картин краска наносилась на тонкую фотопленку, накладываемую на стенку 4. [c.474] ЛИНИЙ токов (рис. 159), полей безразмерных полных давлений за решеткой (рис. 160) и экспериментальных величин профильных и вторичных потерь. [c.475] ПО торцовой стенке и на проекциях боковых стенок межлопаточного канала. Решетка 3030 активного типа была спрофилирована (по заданному годографу скорости) так, чтобы обеспечить теоретические участки с постоянной скоростью на выпуклой и вогнутой сторонах лопатки. Межлопаточный канал решетки при таком условии на значительной части был образован дугами концентрических окружностей. [c.475] Указанное обстоятельство объясняет появление диффузорных участков на выпуклой и на вогнутой сторонах профиля и соответственно значительную величину профильных потерь этой решетки (табл. 2). [c.476] В решетке 9035 реактивного типа поток в среднем сечении близок к плоскопараллельному, как это видно по изобарам на рис. 156, б. В случае этой решетки экспериментальное и теоретическое распределения давлений совпадают вполне удовлетворительно в частности. [c.476] В большей части межлопаточного канала решетки 9035 градиенты давлений направлены приблизительно под углом 45° к линиям тока в этом случае градиенты давлений вдоль и поперек линий тока приблизительно равны. Учитывая, что в случаях, когда градиент давлений направлен вдоль линии тока, вторичных течений не возникает, можно считать, что рассматриваемые каналы соответствовали основным случаям образования вторичных течений в неподвижных турбинных решетках. Особенности в распределении давлений на лопатках вблизи торцовых стенок типичны для турбинных решеток. [c.477] Отмеченные особенности в распределении давлений на лопатках вблизи торцовой стенки усиливаются в случае утолщения пограничного слоя на входе в решетку (производимого с помощью планки 6 рис. 155). В частности, разность давлений на противоположных стенках межлопаточного канала в пределах пограничного слоя уменьшается. Однако качественная картина распределения давлений не изменяется, и поэтому соответствующие графики здесь не приводятся. [c.478] Имеющийся на графиках рис. 157 и 158 разброс очек, снятых с экспериментальных кривых, характеризует, помимо неточностей измерения, влияние безразмерных продольных и поперечных градиентов давлений, а также числа R на характер профиля скорости. В среднем, однако, для рассматриваемых случаев течения (при отсутствии отрицательных градиентов давления) степенной закон профиля продольной скорости, а также принятый закон поперечной скорости (59.5) получают в этих опытах удовлетворительное экспериментальное подтверждение. [c.478] На рис. 159 показаны примеры фотографий отпечатков донных линий токов на торцовой стенке, полученные с помощью жидкой краски. [c.478] На входе в решетку донные линии тока близки к линиям тока основного потока, а в межлопаточном канале вследствие поперечного градиента давлений отклоняются к выпуклой стороне лопатки. На всех изображениях донные линии тока имеют вид плавных кривых. [c.478] Многочисленные опыты показали, что форма и направление донных линий тока на торцовой стенке в пределах точности их определения мало зависят от толщины пограничного слоя и скорости потока в пределах М = 0,4-г-0,85 и R = 2 10 4 10 ). Это соответствует полученным выще теоретическим выводам, относящимся к развитому пограничному слою. На вставках форма донных линий тока (также в соответствии с теоретическими результатами) вначале отличается от формы донных линий тока на торцовых стенках, а затем, с развитием пограничного слоя, совпадает с ними. Следует отметить также удовлетворительное количественное согласование экспериментальных и расчетных величин б., показанных на рис. 154. [c.479] В заключение было произведено сравнение всех известных формул для расчета вторичных потерь. Отметим, что решетка 3030 по указанным выше причинам имеет завышенные профильные потери, связанные с отрывом потока с выпуклой стороны лопатки. При правильном изготовлении и установке этой решетки ее коэффициент профильных потерь приблизительно был бы равным 0,10. [c.479] Наилучшие результаты дает эмпирическая формула (58.6), при расчете по которой величина коэффициента выбиралась для решетки 9035 от средней до меньшей и для решетки 3030 от средней до большей. Формула (60.8) также удовлетворительно соответствует экспериментальным данным, если для решетки 3030 использовать расчетную величину коэффициента профильных потерь Спр = 0,10 (вместо С р = 0,20). Формулы типа (58.4) дают завышенные величины Свт с неправильной зависимостью от длины лопаток по этой причине они непригодны для сравнения даже по порядку величины. [c.479] Вернуться к основной статье