Распределение давления по профилю лопатки

Скорость вихревого течения на поверхности лопатки со скольжением может быть разложена на составляющие, направленные вдоль контура пересечения лопатки с осесимметричной поверхностью тока и по нормали к нему. Нормальная составляющая непосредственно определяет работу лопатки, однако и тангенциальная компонента также играет существенную роль, вынуждая линии тока на корытце лопатки смещаться радиально в сторону периферийного сечения (при скольжении назад), а на спинке профиля — в сторону корневого сечения. Для лопатки бесконечной высоты это не имеет существенного значения, однако если лопатка ограничена торцевыми стенками (в корневом и периферийном сечениях), то на этих стенках, образующих препятствия потоку, тангенциальная компонента скорости вихревого течения, которая вызывает сдвиги линий тока, станет равной нулю. Это приводит к искажениям в распределении давления по профилю лопатки вблизи торцевых стенок. [c.282]

Распределение давления по профилю лопатки рассчитать значительно труднее, чем углы отклонения потока на выходе из решетки, так что попытки такого расчета при неноминальных режимах течения на входе в решетку могут привести к значительным неточностям. Анализ экспериментальных данных показывает, что главной причиной таких погрешностей является отрыв потока. [c.295]

Равновесие (повторяемость) ступеней 88 Радиальные перетекания в потоке 96, 277 Разделительная перегородка 60 Распределение давления по профилю лопатки 43, 69, 72, 149, 252, 253 [c.388]

Рис. 2.7. Распределение давления по профилю рабочей лопатки

Перетекание (утечка) воздуха через радиальный зазор приводит к понижению давления на вогнутой стороне лопатки (набегающей на поток) и к повышению его на спинке, т. е. к уменьшению разности давлений на поверхностях профиля, причем, как показывают эксперименты, этот эффект наблюдается на участке лопатки, радиальная протяженность которого превышает сам зазор в среднем примерно в 5 раз. Искажение эпюр распределения давлений по хорде и по высоте лопатки на этом участке носит сложный характер. Но в целом уменьшение перепада давлений приводит к снижению окружного усилия и, следовательно, к снижению работы, передаваемой воздуху в ступени. Бесполезные затраты энергии на перетекание воздуха через зазор и на создание вихревого течения у концов лопаток вблизи зазора приводят, кроме того, к падению КПД ступени. В результате снижения эффективной работы и КПД увеличение радиального зазора приводит к снижению напора (адиабатической работы) ступени. [c.92]

Установка была снабжена координатниками для измерения насадками полей параметров потока на входе в решетку и на выходе из нее. Для исследования решеток оптическим методом в одну из обойм вставлялось металлическое зеркало, на котором крепились лопатки. Зеркальный оптический прибор позволял фотографировать оптические картины течения по методу полос одновременно с измерением распределения давления по контуру центрального профиля и на стенке межлопаточного канала. [c.6]

Потери трения связаны с течением в пограничных слоях на вогнутой поверхности и спинке лопатки вдали от ее концов, т.е. эти потери определяются трением на профиле лопатки, а также потерями энергии в случае отрыва потока от этих поверхностей. Чем больше толщина пограничного слоя, тем больше потери трения. Формирование пограничного слоя связано с распределением давлений и скоростей по обводам профиля лопатки. На рис. 2.29 представлены характерные кривые распределения давлений по обводам профиля сопловой и рабочей (активной) решеток при различных углах входа потока. Как для сопловой, так и для рабочей решетки на вогнутой стороне профиля среднее давление существенно выше среднего давления на спинке профиля, Если проинтегрировать силы давления на поверхности лопатки в проекции на окружное направление, то для рабочей лопатки получим окружное усилие действующее на рабочую лопатку. По кривым распределения давлений можно выделить конфузорные и диффузорные зоны течения на поверхностях профиля. Если давление уменьшается по потоку (скорость растет), то говорят о конфузор- [c.69]

При числах М ,, превышающих 0,25, проявляется сжимаемость газа — изменяется распределение давлений и скоростей по профилю лопатки, изменяются коэффициенты потерь. [c.240]

Решетка монтировалась на двух металлических балках, опирающихся на опоры, расположенные по концам так, что ось решетки располагалась горизонтально. Решетка состояла из десяти лопаток с внешней хордой профиля, равной 200 мм, и высотой 900 мм. Лопатки изготовлены из дерева или металла. На середине одной из лопаток имелись дренажные отверстия, при помощи которых производилось измерение распределения давлений. Количество лопаток в решетке определялось величиной относитель- [c.471]

Теория турбинной и компрессорной ступеней должна быть построена исключительно на газодинамической базе. Основная задача такой теории — расчетное построение характеристики ступени, которое освещено в основном в гл. I. Прежде всего необходимо показать, как можно расчетным путем получить наивыгоднейший профиль лопатки для заданных параметров потока перед и за решеткой и распределение давлений потока по контуру профиля. Затем объяснить физическую сущность влияния на потери течения через канал лопаточной решетки чисел УИ и Re в потоке и влияние на потери шага профилей в решетке, показать влияние ширины решетки и вывести основные правила конструирования лопаточного профиля. Влияние указанных факторов следует рассматривать с точки зрения снижения потерь в потоке, текущем через лопаточный канал сначала прямой решетки, а затем круговой. [c.160]

Возвращаясь к вопросу о переходе через зону насыщения в решетках, заметим, что в связи с флуктуационным механизмом этого процесса возникают значительные колебания температуры поверхности лопаток во времени. Кроме того, резко увеличивается неравномерность распределения температуры по обводу профиля, так как часть поверхности лопатки находится в перегретом паре, а часть —во влажном. Последнее означает, что на участках, где пар перегрет, температура поверхности близка к температуре торможения, а там, где образовалась пленка, температура близка к термодинамической. Следовательно, переход через состояние насыщения сопровождается пульсациями и неравномерным пространственным распределением температур по поверхности лопаток. При этом колебания температур в зависимости от начальных параметров пара, перепада давлений (числа Маха) и углов входа потока могут быть довольно значительными, что неизбежно приводит к температурной усталости материала лопаток. [c.96]

В этом случае на лопатках в современных в аэродинамическом отношении решетках, где распределение давлений практически по всему кон-туру профиля является конфузор-ным, в пограничном слое имеет место ламинарное течение. Величина Н будет постоянной (Я = 2,56). [c.92]

Если распределение давления вдоль контура лопаток решетки такое, чт/О не происходит сколько-нибудь заметных отрывов течения, то потери в лопаточной решетке обусловливаются в основном пограничным слоем. В этом случае потери зависят от числа Рейнольдса примерно так же, как коэффициент сопротивления продольно обтекаемой плоской пластины., т. е. при ламинарном течении они пропорциональны Ре а при турбулентном течении пропорциональны Ре , причем Ре есть число Рейнольдса, составленное по хорде лопатки. Однако коэффициент потерь сильно зависит также от положения точки перехода ламинарного течения в турбулентное при увеличении числа Рейнольдса эта точка перемещается вперед, к носку профиля. В случае безотрывного обтекания лопаток зависимость коэффициента потерь от числа Рейнольдса может быть определена путем расчета [c.689]

Температурное поле лопатки турбины меняется в процессе работы насосного агрегата происходит прогрев лопатки, определяемый температурой, давлением и скоростью газа, омывающего лопатку, наличием охлаждения, материалом, конструкцией лопатки, степенью парциальности турбины. На рис. 11.10 приводится расчетное распределение температуры по толщине профиля лопатки, а на рис. [c.277]

В насосах кавитация возникает при давлении перед входом в насос, существенно превышающем давление парообразования при данной температуре жидкости рц. Это означает, что область минимального давления располагается внутри проточной части насоса. Падение давления внутри (по сравнению с входным давлением), прежде всего, связано с обтеканием лопаток. При обтекании лопаток, как и при обтекании любого профиля, образуется область пониженного давления. При положительных углах атаки, обычных для насосов, область пониженного давления возникает с нерабочей стороны входной части лопаток (на рис. 3.51 и 3.52 отмечена знаком минус ). В центробежном колесе область минимального давления определяется не только распределением давления в результате обтекания лопатки, но и давлением, возникающим от действия кориолисовых и центробежных сил инерции. [c.186]

Все измеренные распределения давлений сравнивались с соответствующими расчетами, выполненными в работе [5.71] методом конечных площадей. Распределения давлений измерялись в различных сечениях по высоте рабочей лопатки, вплоть до сечений, отстоящих от корневого и периферийного сечений на 5% высоты лопатки. При расчетных углах атаки согласие теории с экспериментом получилось отличное почти во всех сечениях, за исключением крайних (расположенных по соседству с корневым и периферийным сечениями), где наблюдались небольшие расхождения. Распределения давлений в среднем сечении были получены во всем диапазоне режимов работы компрессора. Из рис. 10.3 видно, что при близких к расчетным условиях течения согласие результатов расчетов и экспериментов отличное, но за пределами расчетного диапазона углов атаки от — 13,0° до —2,5 (ф = 0,95—0,65) расхождение становится неприемлемым. Характер расхождения близок тому, который отмечался в работе [3.5]. При очень больших отрицательных углах атаки расчет предсказывал резкое торможение потока на корытце лопатки в области входной кромки, а на практике его не наблюдалось. На корытце профиля происходили отрывы потока, что приводило к расхождениям между расчетным и экспериментальным распределениями давления на этой поверхности. Происходящее в результате отрывов сужение потока в межлопаточном канале приводило к более высоким скоростям потока на спинке лопатки, чем этого следовало ожидать по расчету. При больших положительных углах атаки происходил отрыв турбулентного пограничного слоя на спинке лопатки в районе среднего сечения. Эти причины вызывали расхождение [c.301]

Несмотря на значительное отличие опытных эпюр распределения скорости и давлений вокруг лопатки от теоретических, существуют некоторые общие закономерности обтекания различных решеток, которые позволяют, используя данные теоретических расчетов в сочетании с анализом по теории пограничного слоя, оценить характерные особенности обтекания различных решеток реальным вязким потоком и их сравнительную эффективность. Так, в свое время были получены опытные данные, которые подтвердили теоретические выводы о более благоприятном обтекании радиальной решетки крыловых профилей сравнительно с обычными (к. п. д. на 2,5% выше). Эти и ряд опытов с другими решетками [26, 27] позволили определить более детально структуру потока в колесах и источники возникновения потерь. [c.294]

Изменение абсолютной скорости по радиусу за ВНА по своему характеру близко к изменению полного давления, т. е. значения скорости также уменьшаются вблизи стенок. В соответствии с распределением полного давления и скорости потока изменяются значения коэффициентов потерь и полного давления а в решетках ВНА, причем вблизи периферии значения этих коэффициентов резко возрастают. Такое резкое увеличение потерь давления в верхней части лопатки вызвано большими углами изгиба профилей лопаток (45°—35°) при сравнительно небольших значениях густоты решетки (6// = 1,05-4-1,1), меньших, чем оптимальное. Для уменьшения потерь в ВНА Ni 1 целесообразно увеличить густоту периферийных решеток до значений 6//= 1,2- 1,3 путем увеличения в этой части хорд лопатки. [c.118]

Газодинамическая и тепловая эффективность решеток турбин включает коэффициент профильных потерь, угол выхода потока из решетки, распределение статического давления и коэффициента трения по внешнему контуру профиля. В охлаждаемых лопатках турбины с простейшей открытой схемой охлаждающий воздух выпускается через щель в выходной кромке профиля, взаимодействует со следом за решеткой и изменяет его структуру. Современные методы расчета течения в решетках турбомашин представлены в [1 ]. Экспериментальные исследования приведены в [1, 5, 6]. Анализ струйных турбулентных течений представлен в [7], в которой использованы различные расчетные методы полуэмпирические модели [7] интегральные методы в моделях тонкого пограничного слоя и сильного взаимодействия [8] частные аналитические решения уравнений Навье - Стокса [9] совместно с моделями турбулентности [10]. [c.12]

Б работе [8.150] проведены детальные измерения параметров потока за решеткой. Максимальные величины приведенной частоты, определенной по скорости основного потока и скорости распространения порыва, составляли соответственно 0,042 и 0,22. Измерялись мгновенные распределения статического давления, пограничного слоя по лопатке, а также профиля скорости в следе. Нестационарные подъемные силы, полученные по результатам измерений и по вихревой теории, удовлетворительно согласуются между собой [8.152]. [c.253]

Распределение давлений по профилю лопатки зависит от а) угла поворота газа в решетке, т. е. суммы углов Р1Л + Р2Л (е увеличением угла поворота окружное усилие увеличивается, но большие углы поворота способствуют возможности отрыва потока газа от профиля лопатки) б) шага решетки (с увеличением niara окружное усилие возрастает, но возрастает возможность отрыва потока) в) скорости потока в межлопаточном канале (при больших скоростях окружное усилие растет, но увеличивается Ч Ь1в потока у выхода). [c.213]

С Другой стороны, данные рис. 9.13, заимствованного из работы [9.60], показывают, что скольжение лопаток приводит к уменьшению угла поворота потока и коэффициента напора. В этой работе исследована решетка с профилем NA A 65-608 при числе М]=0,9 и Re = 4xl0 . Лопатки без скольжения имели относительный шаг, равный единице, и угол установки профилей 40°. Испытания проводились при углах скольжения лопаток >. = 0 20 и 40°. Результаты испытаний показали, что при Я = 20° потери в нагрузке лопаток невелики, однако при = 40° они становятся значительными. Автор работы объясняет этот факт влиянием меридиональной конфигурации торцевых стенок. Распределения давлений по профилю лопатки возле противоположных торцевых стенок резко различались. [c.286]

Измерения распределений давления по профилю рабочей лопатки турбины отлично согласуются с результатами расчетов по методу Каспара, несмотря на присутствие сильных эффектов пространственности течения как на спинке, так и на корытце профиля [10.13]. [c.302]

Универсальная влажнопаровая труба (стенд /П на рис. 2,1) позволяет проводить исследования турбинных решеток в поле оптического прибора. Для этой цели служит рабочая часть, схематически показанная на рис. 2.5. Решетка профилей, скрепленных по торцам тонкими пластинами, имеющая прозрачные каналы, укрепляется в поворотных кольцах, в которых установлены оптические стекла. Конструкция допускает исследования решеток различного типа в широком диапазоне углов входа потока изменение угла входа существляется поворотом решетки и соответствующим перемещением направляющих, подвижно соединенных с концевыми лопатками. Предусмотрена специальная организация потока на входе и за решеткой, обеспечивающая возможность изучения решеток в неравномерном поле скоростей при разной дисперсности жидкой фазы и рассогласовании скоростей фаз. Все рабочие части стенда /// имеют систему измерений, включающую определение параметров потока на входе и выходе дисперсности, скольжения капель и степени влажности, полного и статического давлений, направления потока, температуры торможения, а также распределения давления по обводам каналов, пульсаций полного и статического давлений. [c.29]

Для изучения распределения скоростей и давлений по профилю лопаток при исследованиях гидротрансформаторов применяют дре--нированные лопатки. С помощью дренированных лопаток можно [c.211]

Рис. 3.13. Распределение давлений но обводу профиля в двух сечениях по высоте-лопатки С-9012А на перегретом и влажном паре (Mi=0,8 Rei = 3,5-10 р=2500> (опыты В. П. Маковца, МЭИ)

Сильно изогнутые сопловые лопатки паровых турбин низкого давления часто имеют угол скольжения в области периферийного сечения около 45°. Хотя и в этом случае для оценки влияния торцевой стенки можно использовать принцип зеркального отображения, все же требуется более сложная методика расчета, чем теория тонкого профиля. В работе [9.56] численный метод Мартенсена распространен на случай пространственного течения через сопловую решетку со скольжением лопаток. При этом попеременно используются допущения о постоянной и переменной по высоте лопатки скорости вихревого течения на ее поверхности. После проверки теоретических расчетов экспериментальными данными для угла скольжения 40 % были проведены расчеты влияния скольжения лопатки для модели лопатки с переменной по высоте нагрузкой. Результаты расчетов показали значительное влияние скольжения на распределение давлений при углах скольжения выше 35°. С увеличением углов скольжения узкое сечение межлопаточного канала решетки смещается в сторону входного фронта, в результате чего значительно возрастает нагрузка на передние части лопаток. [c.283]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...