ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Приложение теории газодинамического подобия к газотурбинным двигателям из "Эксплуатационные характеристики авиационных газотурбинных двигателей " Теория газодинамического подобия детально излагается в специальных курсах аэродинамики, термогазодинамики и лопаточных машин. Здесь мы ограничимся изложением основных понятий газодинамического. подобия, а также рассмотрением важнейших свойств течений на подобных режимах и выводов, которые можно использовать применительно к газотурбинным двигателям, в частности к турбореактивному двигателю. [c.41] Под газодинамическим подобием понимают подобие потоков газа. Оно означает подобие физических полей трех параметров потока давлений, температур, скоростей. [c.41] Газодинамическое подобие включает подобие геометрическое, кинематическое и динамическое. [c.41] Геометрическое подобие означает подобие формы течений, геометрических контуров каналов, проточных частей двигателя и его элементов. В ряде случаев, например при рассмотрении характеристик двигателя, когда один и тот же элем нт двигателя работает на подобных режимах, соблюдается геометрическое тождество течений. Геометрическое подобие предполагает наличие сходственных точек, линий, сечений и объемов, подобно расположенных в рассматриваемых системах (рис. 2,18). [c.41] Если же течения не энергоизолированы (имеется подвод или отвод тепла), но существует тепловое подобие (подобие температурных полей и тепловых потоков), то соотношения температур в указанных равенствах по-прежнему соблюдаются. [c.42] Подобие полей основных физических параметров газового потока (р, Г и с) определяет неизменность чисел М (или Л) во всех сечениях потоков на подобных режимах. [c.42] Таким образом, на подобных режимах числа М во всех сечениях канала сохраняют неизменное значение, а в сходственных точках одинаковы. [c.43] На подобных режимах относительные и безразмерные параметры, характеризующие поток, сохраняют неизменное значение. Поэтому к. п. д. газодинамической машины или агрегата, показатель политропы процесса (и), степени сжатия и расширения, относительные тяга, расход воздуха, расход топлива, работа и мощность постоянны, т. е. [c.44] Среди большого числа критериев подобия существуют такие, поддержание постоянных значений которых автоматически определяет наличие газодинамического подобия. [c.44] Число определяющих критериев подобия обычно соответствует числу независимых движений. Так, для неподвижного канала с нерегулируемыми проходными сечениями имеется один определяющий критерий — число Мд по осевой скорости. Для вращающегося канала или решетки профилей с двумя независимыми видами движений (относительным и переносным) определяющих критериев существует два числа М по осевой и окружной скорости. Таким образом, условиями обеспечения газодинамического подобия для таких каналов являются Ma= onst и M onst. [c.44] Рассматривая ТРД как совокупность отдельных газодинамических элементов — входного устройства, компрессора, -камеры сгорания, турбины и реактивного сопла,— следует сделать вывод, что газодинамическое подобие ТРД в целом предполагает соблюдение подобия всех его частей. Однако можно показать, что в некоторых элементах двигателя, например у входного устройства и реактивного сопла, газодинамическое подобие редко соблюдается. В других элементах ТРД, например в камерах сгорания и форсажных камерах осуществление подобных режимов оказывается вообще невозможным. Теория газодинамического подобия применима главным образом к лопаточным машинам компрессору (вентилятору) и турбине. [c.44] Таким образом, правильнее говорить не о полном подобии режимов работы турбореактивного двигателя (которое не существует в природе), а о частичном, понимая под ним подобие режимов работы его турбокомпрессорной части. [c.44] Разберем этот вопрос подробнее. [c.44] Рассмотрим спектр линий тока обычного входного устройства при работе двигателя на стенде (Со = 0) и в полете (со 0). [c.45] На стенде линии тока на входе в двигатель сходятся в виде воронки, образуя естественный конфузор (рис. 2.20, а). Вдоль каждой элементарной -струйки давление и температура падают, а скорость газа возрастает. [c.45] В полете вследствие торможения потока линии тока расходятся, образуя диффузорный канал с жидкими стенками. [c.45] В этом случае вдоль каждой элементарной струйки давление и температура газа возрастают, а скорость снижается. [c.45] Сравнение спектров линии тока при Со = 0 и Со 0 показывает, что геометрического и кинематического подобия потоков, входящих в двигатель, не существует, следовательно, отсутствует и газодинамическое подобие. На сверхзвуковой скорости полета возникают скачки уплотнения на входе в двигатель, которые непрерывно (по мере роста скорости) вносят качественные изменения в физическую картину обтекания и изменяют поля скоростей, давлений и температур. Отсюда следует, что дозвуковые и сверхзвуковые режимы работы входного устройства принципиально не могут быть подобными в газодинамическом отношении. [c.45] Если же реактивное суживающееся сопло работает на критических перепадах давления, т. е. [c.46] Однако это будет означать уже не подобие, а тождество течений газа. [c.47] Вернуться к основной статье