Решетка вихрей

ОБЩИЕ СВОЙСТВА ПОТОКА ЧЕРЕЗ РЕШЕТКИ 1. Решетка вихрей [c.16]

Рассмотрим теперь обтекание решетки вихрей (рис. 5), имеющих одинаковую циркуляцию Г и расположенных вдоль мнимой оси [c.17]

Интегрируя формулу (1.1), найдем выражение комплексного потенциала через решетку вихрей [c.18]

Чтобы получить решетку овалов, более близких к кругам и, в частности, с равными диаметрами, Э. Л. Блох [5] рассмотрел наложение равномерного потока на решетку диполей, равномерно распределенных вдоль равных отрезков длиной 2с мнимой оси, или, что то же, на двойную решетку вихрей с циркуляцией у, расположенных по концам этих отрезков (рис. 20, б). Возможность выбора двух параметров сиу позволила получить обтекание решетки овалов с равными полуосями а = Ь= вплоть до их соприкосновения при 1=2 или у = 1г/2. Отклонение контуров полученных овалов от окружности составило при этом величину порядка у . [c.61]

Простейший способ построения теоретических решеток связан с методом наложения течений. Примеры применения этого метода для построения решетки кругов рассматривались в 3. Этот метод является вполне общим и позволяет в принципе построить теоретическую решетку, зависящую от любого числа параметров, если рассматривать общее представление (5.14) комплексного потенциала течения через решетку как наложение однородного потока на поток от решетки вихрей и мультиполей [c.91]

В целом рассмотрение вихревой схемы движения идеальной жидкости приводит к правильной качественной картине вторичных течений. В частности, эта схема правильно объясняет характер изменения угла выхода потока вдоль лопаток и влияние начальной завихренности потока на вторичные течения. Кроме того, она может показать увеличение завихренности вблизи спинки лопатки, перемещение частиц жидкости из пограничного слоя на спинку лопатки и особенности относительного движения через вращающуюся решетку. Однако в этой схеме возникновение вторичных течений связывается только с наличием начальной завихренности потока на входе, и считается, что в межлопаточно.м канале и за решеткой вихри не затухают и не образуются, в то время как в действительности это происходит. Поэтому количественные, а иногда и качественные результаты применения вихревой схемы принципиально не могут быть правильными. [c.440]

Представление комплексной скорости и в виде ряда /(3.8) имеет ясную гидродинамическую интерпретацию как наложение скоростей однородного потока и решетки вихрей и мультиполей всех порядков. В частности, необходимое число первых членов разложения этой скорости в решении задачи обтекания решетки кругов соответствует решетке овалов, сколь угодно близких к кругам. [c.120]

Так же как и в предыдущем параграфе, надо выбрать решетку вихрей, исходя из минимальности свободной энергии. Наиболее выгодной оказывается треугольная решетка. Период решетки выбирается согласно формуле (18.48), т. е. исходя из того, что В = пФв=л(2я/х). При этом получаем n = a aУЗ 2, откуда [c.370]

В данном случае, в противоположность окрестности имеет место анизотропия направления у н г неэквивалентны, ибо поле Н лежит в плоскости (х, г). Тем не менее если предположить прямоугольную решетку вихрей, то минимизация свободной энергии приводит к результату а = Ь, т. е. дает квадратную решетку с периодом [c.379]

Рис. 10.82. К образованию парного вихря при обтекании вязким потоком решетки крыльев, расположенных между двумя параллельными плоскостями

Будем увеличивать шаг решетки, в. связи с чем будут увеличиваться также размеры области, заключенной внутри контрольной поверхности поскольку течение в этой области потенциальное, то по-прежнему величина циркуляции будет определяться только интенсивностью присоединенного вихря значение последней, а следовательно, и значение циркуляции будем предполагать постоянными или, во всяком случае, конечными. Тогда в пределе при стремлении шага решетки к бесконечности из (31.7) следует, что разность tij — tij должна стремиться к нулю. [c.102]

Связь аэро- и гидродинамического сопротивлений с неровностями поверхности. При обтекании поверхности потоком жидкости или газа ее неровности создают сопротивление и, следовательно, вызывают потери, определяющиеся в основном вихре-образованием при отрыве потока на неровностях. Влияние неровностей на сопротивление зависит от соотношения высоты неровностей и толщины ламинарного слоя или подслоя (если пограничный слой турбулентный), а также от формы неровностей и, в частности, от угла наклона боковых сторон профиля выступов неровностей. Это явление наблюдается при взаимодействии газа или жидкости с разнообразными техническими устройствами, например при протекании газа через решетки осевого компрессора и решетки турбины газотурбинного двигателя, при протекании жидкости через трубы, при обтекании водой корпуса судна и т. п. [c.52]

В трубах, обступивших топку и решетками вставших на пути горячих газов, движется вода. Вначале она только подогревается, далее превращается в пар, который прокаливается в трубах, обдуваемых еще более горячим потоком газов — в пароперегревателях. В результате образуется пар, имеющий давление в 100 атмосфер и температуру свыше 500 градусов. Горячее дыхание такого пара обугливает дерево, если тонкая его струйка просачивается сквозь фланцы соединенных трубопроводов, она царапает полированную поверхность стали, как острие резца или грань алмаза. И вот этот раскаленный вихрь, это огненно-жаркое дыхание перегретого пара устремляется сквозь сопла на лопатки паровой турбины. [c.38]

Входной вихрь влияет на распределение скорости в круговом коллекторе (рис. 9. 0). При резком повороте потока перед коллекторной камерой иногда возникает стабильный торовый вихрь, загромождающий входное сечение коллектора и блокирующий расход в периферийной области коллекторной решетки, где относительное снижение скорости можно оценить по формуле [c.118]

Предположим, что надо определить поле скоростей потока несжимаемой жидкости, теку-щ,его через межлопаточный канал решетки профилей. Предполагается, что поток потенциальный, внутреннее и внешнее трение отсутствует. В основу расчета положим уравнение сплошности и условие отсутствия вихрей. Поскольку мы пренебрегаем трением текущей жидкости о стенкн канала, то движущиеся вдоль этих стенок части потока имеют линии тока, направление которых определится лопаточным контуром на его выпуклой и вогнутой частях. Это будут граничные линии тока. Если бы можно было подобрать такие поперечные сечения канала, во всех точках которых потенциальный поток имел бы одинаковые по величине скорости, то расчеты массового расхода через поверхности таких сечений значительно упростились бы, линии тока были бы во всех точках нормальны указанным поверхностям и легко могли бы быть построены. Сами такие поверхности были бы эквипотенциалями. Такая задача решается путем последовательных приближений, но расчеты трудоемки и теряют практическую ценность. [c.219]

Другой механизм конденсации при дозвуковых скоростях связан с периодической нестационарностью и высокой турбулентностью потока в проточной части турбины, обусловленными взаимодействием решеток. Влияние решетки на последующую выражается прежде всего в том, что вихревые следы первой попадают в каналы второй. При этом возникают волны сжатия и разрежения в каналах второй решетки и совместно с дискретными вихрями следа VI создают в них благоприятные условия для возникновения жидкой фазы (рис. 3.3,г). В каналы предшествующей (первой) решетки распространяются волны от собственных вихревых следов, а также от входных кромок последующих лопаток. Чередующиеся волны сжатия и разрежения, а также вихревые следы служат генераторами интенсивной турбулентности в межлопаточных каналах и, следовательно, генераторами жидкой фазы. [c.76]

Особенно высокая интенсивность пульсаций за решеткой (в кромочных следах) объясняется вихревой структурой следов. В начальном участке следа система дискретных вихрей создает условия, необходимые для конденсации (см. 3.1 [61]). При этом описанный механизм конденсационной турбулентности должен вызывать значительное увеличение амплитуд пульсаций. Подробные исследования, проведенные В. М. Леоновым, показали, что с приближением к состоянию насыщения из области перегрева амплитуды пульсаций давления торможения возрастают в 2,5—3 раза в зависимости от формы кромки (скругленная, плоскосрезанная, заостренная). [c.87]

В сложном периферийном движении участвует жидкая фаза (капли и пленки), причем дисперсность и количество влаги г/о оказывают решающее влияние на дополнительные концевые потери. Мелкие капли легко вовлекаются в периферийные течения, участвуют в формировании вихревых шнуров и пленок на плоских стенках, ограничивающих решетку по высоте, а также у концов лопаток. Поскольку фазовые переходы генерируют специфическую конденсационную турбулентность (см. 3.2), можно предположить, что в зоне концевых вихрей интенсивность пульсаций параметров будет максимальной (см. рис. 3.17), в особенности вблизи состояния насыщения. [c.117]

Особенно интенсивное накопление пленки и капель происходит в периферийных участках межлопаточных каналов. Пленки движутся вдоль спинки и вогнутой поверхности к вершине лопаток и здесь участвуют во вторичных течениях насыщают влагой периферийные концевые вихри, приводят к увеличению толщин пленок на внутренней поверхности бандажей и генерируют при этом крупные капли, фиксируемые в экспериментах за рабочей решеткой (см. рис. 5.6 и 5.7, а). Следовательно, концентрация влаги у периферии создает повышенные потери кинетической энергии в этой зоне. Учитывая температурные поля поверхности лопатки вблизи [c.168]

Приведенные выше исследования возникновения влаги в сопловых решетках не могут, однако, дать полного представления о процессах конденсации во вращающихся рабочих решетках. В этой связи были проведены зкс-периментальные исследования конденсации пара в рабочих решетках обращенной ступени (вращается сопловая решетка, а рабочая закреплена неподвижно) на двухвальной турбине. Измерения дисперсности проводились методом, онисаиным в этом параграфе (см. рис. 2-16). В опытах не было обнаружено существенного изменения среднего размера капель вдоль шага рабочей решетки, что связано, по-видимому, с турбулнзацией потока вращающейся сопловой решеткой (вихре- выми кромочными дорол< ками). В этом случае роль кромочных следов рабочих лопаток в процессах конденсации пара меньща-ется, так как возникновение влаги наступает внутри каналов рабочих решеток. [c.49]

Рис. 10.58, К построению иаоэнтропической сверхзвуковой решетки с помощью течения от потенциального вихря, а) Потенциальный вихрь в потоке сжимаемого газа. Область течения, используемого для построения решеток, заштрихована, б) сопряжение выделенной области вихревого течения с поступательным потоком и построение сверхзвуковой изоэнтропической решетки

Результаты экспериментального исследования межлопаточного канала активнш сверхзвуковой решетки, построенной по методу вихря с косым скачком на входе, полученные А. М. До-машенко, М. Ф. Жуковым и Ю. Б. Елисеевым в 1952 г., приведены на рис. 10.59 и 10.60 при расчетном числе Маха М] = 1,7 (А1 = 1,48). Клиновидная передняя кромка имела угол V = 5° и соответственно расчетное значение числа после косого скачка составляло 1,488 (А1= 1,357). Фотография течения (рис. 10.59) показывает наличие во входной части канала косого скачка, положение которого близко к расчетному. Линии слабых разрывов в последующем течении внутри межлопаточного канала по форме близки к характеристикам потенциального вихря. Рас- [c.81]

Шнако в двухперовых колесах при нерасчетных режимах, когда лопасти располагаются под углами ф фрс решетка профилей становится неравномерной, что приводит к возникновению возмущений и вихрей в потоке и понижению к. п. д. на большую величину, чем в одноперовых. При этом нестационарные процессы вызывают пульсации давления и динамические нагрузки, которые могут быть опасными, если лопасть на них не рассчитана. Практика подтверждает возможность таких явлений. [c.142]

Центральный вихрь также оказывает влияние на распределение скорости во входном кругово.м коллекторе (рис. 9.11). При етруйном или косом входе жидкости в коллектор [тангенс угла входа (1 /К ,)вх] в нем реализуется спиральное движение с центральны.м вихрем, в районе которого скорость в отверстиях решетки снижается (вследствие снижения давления и увеличения сопротивления решетки при косом входе в ее отверстия). Относительная деформация профиля скорости на выходе из коллектора оценивается по формуле [c.118]

В незагроможденном слое наряду с тороидальным циркуляционным вихрем, в котором частицы в центре аппарата движутся вверх, а у стен - вниз, обнаружен еще один небольшой и более слабый вихрь у решетки с противоположным движением (у стен вверх, в центре -вниз) частиц,, занимающий примерно 1/3 высоты слоя. По всей высоте слоя были размещены горизонтальные стержни Гб,3 мм с расстоянием между их осями в ряду 19 и 38 мм и между рядами (по высоте) соответственно 25,4 и 51 мм, причем оси следующего ряда были повернуты на 90 к осям предыдущего (нижнего). Наличие трубного пучка не изменило характер циркуляции частиц, но резкоь. уменьшило ее скорость. При и = 1,34 м/с (т.е. н = быз ) средняя по времени скорость частиц на оси трубы на высоте, соответствующей центру верхнего вихря, практически линейно уменьшалась с 0,26 м/с до 0,15 и 0,026 м/с при увеличении доли сечения, занятого стержнями в одном ряду от нуля (слой без стержней) до 15 и 33%. При и = 4 5 цифры соответственно равны 0,19 0,09 и 0,01 м/с. Таким образом, загромождение слоя даже достаточно просторным пучком труб с шагом, равным трем их диаметрам, уменьшает скорость циркуляции на порядок. [c.50]

Величина т считается постоянной и равной для стационарного потока 0,4. Обратная величина 1/т = v /D является аналогом турбулентного числа Прандтля. Следует отметить, что уравнением (399) устанавливается линейная связь между диффузионным потоком энергии турбулентности и градиентом дЕ/ду. Такая связь, вероятно, правомерна только при условии, если турбулентная вязкость изменяется квазистационарно это может быть только в том случае, если турбулентность в каждой точке равновесна. На самом же деле известно, что крупномасштабные и мелкомасштабные вихрн ведут себя по-разному. Так, например, при вырождении однородной турбулентности за решеткой мелкомасштабные вихри вырождаются быстрее, чем крупномасштабные, что приводит к изменению спектра турбулентных пульсаций. Следовательно, в нестационарном движении может наблюдаться запаздывание по времени турбулентной вязкости (релаксация), как и в случае движения неньютоновской жидкости. В этом случае необходимо ввести еще дополнительную константу, т. е. [c.188]

Решетки турбин часто работают в нерасчетных условиях, т. е. при изменяющихся углах входа потока, числах Маха и Рейнольдса и т. д. Представленная на рис. 3.3, а схема расположения возможных зон конденсации в межлопаточных каналах сопловых решеток не сохраняется при изменении геометрических и режимных параметров. Так, при увеличении относительного шага лопаток давление и температура вблизи минимального сечения падают, а за выходной кромкой растут. Можно предположить, что в таких решетках основная масса мелких капель возникает вблизи спинки, а роль вихревых кромочных следов в процессе конденсации оказывается менее значительной. Существенные изменения угла входа потока также приводят к иному механизму конденсации. В зависимости от угла входа ао при обтекании входных кромок возникают диффузорные участки и отрывы пограничного слоя, генерирующие вихревое движение. Одновременно при изменении углов входа потока меняется интенсивность концевых вихревых шнуров. Если углы входа меньше расчетного (ао<аор), интенсивность концевых вихрей возрастает и, наоборот, при ао>оор—падает. В первом случае (рис. 3.3, б) конденсация происходит в трех вихревых шнурах в двух концевых и в вихре, расположенном на входной кромке IV. Во бтором — основное значение имеет переохлаждение в вихре на входной кромке (рис. 3.3, б). При нерасчетных углах входа возможно появление отрывных областей на спинке в косом срезе V. Опыты подтверждают, что в таких областях возникает наиболее интенсивная конденсация. [c.76]

Сопоставляя приведенные данные, отметим, что в начальном участке вихревого следа происходит интенсивное дробление пленок и капель в дискретных вихрях, а затем реализуется частичная коагуляция капель. Одновременно осуществляется обмен каплями с ядром потока. Очевидно преимущество скругленных кромок большой толщины, обеспечивающих заметное уменьшение диаметров капель при Дкр>0,15. Влияние толщины и формы кромки на дисперсность в закромочном следе установлено в опытах Ю. И. Абрамова. Для решетки С-9012А было показано, что плоско срезанная кромка формирует капли максимальных размеров, а ступенчатая — минимальных. Однако, несмотря на активный процесс дробления за плоскосрезанной, ступенчатой и скругленной кромками, зрозионно-опасные капли в следе остаются при любой форме и размерах кромок. [c.112]

Переход к крупным каплям сопровождается значительным возрастанием концевых потерь по сравнению с потерями при перегретом паре для решеток С-9012А. Физически этот результат легко объясним возрастают потери кинетической энергии. на трение в периферийных движениях пленок, а также в концевых вихрях, несущих крупнодисперсную влагу. Распределение коэффициентов потерь по высоте решетки подтверждает интенсификацию вторичных течений в потоке влажного пара. [c.117]

Хорошо известно, что неравномерность полей / скоростей, давлений и других параметров потока перегретого пара в проточной части служит источником возмущающих сил, способных вызвать вибрацию ее элементов. Возмущающие силы возникают и по другим причинам, обусловленным нестационарными эффектами в результате воздействия волнового механизма периодической неста-ционарности под влиянием волновой системы, генерируемой в процессе срыва дискретных вихрей за толстыми выходными кромками под воздействием пульсаций параметров, обусловленных появлением отрывных областей в решетках или зазорах (на расчетных и [c.187]

Следует отметить, что относительно слабое участие первых рядов в теплоотдаче отвечает случаям, когда турбулентность натекающего на пакет потока невелика. Если же натекающий поток уже сильно турбулизирован, несет мощные них реобразования, отставания первых рядов может и не быть. Более того, не исключены случаи, когда интенсивность теплоотдачи будет при переходе от первого ко второму, от второго к третьему ряду даже падать, поскольку первые два-три ряда станут играть роль успокоительной решетки, погашающей вихри и измельчающей турбулентность натекающего потока. [c.134]

В отношении роли пульсаций твердой фазы в процессах переноса энергии и вещества в псевдоожиженном слое в зависимости от их частоты некоторые сведения получены в Институте тепло- и массо-О бмена АН БССР (ИТМО) в опытах (Л. 307]. С помощью шара-турбулиметра Тодеса, связанного с тензометрическим чувствительным элементом, авторы (Л. 307] измеряли пульсации материала в псевдоожиженных воздухом слоях частиц песка 200—355 м/см в трубе диаметром 300 мм на решетке из четырех слоев плотной ткани, проложенных между двумя перфорированными пластинками. Собственная частота датчика составляла 150 гц. Кинетическая энергия была сосредоточена главным образом в статистически стационарных крупномасштабных низкочастотных (/<0,3 гц) вихрях, и размеры контуров циркуляции определялись размерами аппарата и высотой слоя, изменявшейся от 200 до i600 мм. Сделано заключение, что в первую очередь низкочастотные крупномасштабные вихри будут определять гидродинамику твердой и газовой фаз слоя и явления переноса энергии и вещества. Высокочастотная часть спектра пульсаций скорости потока вообще срезается при вводе в него твердых частиц [Л. 73]. [c.28]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...