Исследование обтекания решетки профилей

Глава 7. Исследование обтекания решетки профилей 145 [c.145]

Для исследования обтекания одиночного профиля в плоскости С могут быть применены различные методы, развитые для плоской задачи теории крыла. Однако для практических расчетов предпочитают отображение решетки на внутреннюю (ограниченную) область, не содержащую бесконечно удаленной точки С = оо. Такое отображение можно получить из предыдущего с помощью какого-нибудь дробно-линейного преобразования. [c.68]

Обтекание решетки кругов в теории гидродинамических решеток играет такую же роль, как обтекание одиночного круга в теории профиля, и используется во многих теоретических исследованиях. Задача определения комплексного потенциала течения вне одиночного круга решается методом наложения течений (равномерного потока на диполь), и различные подходы к решению задачи обтекания решетки кругов связаны с различными обобщениями этого метода на случай решетки. [c.58]

Влияние числа Рейнольдса на характеристики решеток, как показывают многочисленные исследования, особенно велико при отрывном обтекании спинки профиля или при наличии утолщенной выходной кромки. При безотрывном течении для хорошо спрофилированных решеток потери энергии в широком диапазоне числа Re остаются практически постоянными (рис. 4-10,а). Уменьшение числа Re, подсчитанного по параметрам за решеткой и хорде профиля как для перегретого, так и влажного пара приводит к незначительному росту коэффициентов потерь до Re 2-10 l Дальнейшее уменьшение Re приводит к некоторому снижению потерь, что связано с переходом турбулентного пограничного слоя в ламинарный. Рост кромочных потерь в этом случае влияет на изменение суммарных потерь в меньшей степени. [c.89]

Большая часть экспериментальных исследований [4, 11, 12, 30] обтекания решетки с бесконечным рядом профилей до сих пор была проведена в аэро- [c.359]

На практике эти задачи очень часто невозможно разграничить. Например, при обтекании решеток профилей компрессоров и турбин, исследование течения -в каналах между лопатками относится к внутренней задаче обтекание отдельной лопатки — к внешней-а взаимодействие межлопаточных потоков за решеткой — к струйной. [c.7]

На рис. 8.4 можно видеть, что применимость к лопаткам результатов исследований течений за уступами во всем диапазоне чисел Маха потока сомнительна. По своей природе такие течения не могут полностью моделировать вихревые следы. Экспериментальные данные для изолированных профилей и решеток согласуются между собой при 1 Моо 1,2, однако при более высоких числах М наблюдается значительное расхождение. Причиной этого могут быть особенности течения, присущие решеткам, однако возможно также, что на обтекании изолированного профиля сказываются ударные волны в аэродинамической трубе. [c.234]

Общий характер таких исследований заключался в определении экономических качеств процесса обтекания заданной решетки заданных профилей с изучением изменяемости профильных, кромочных и концевых потерь в зависимости от угла входа потока на решетку как главного влияющего фактора и других факторов, влияющих на величину указанных потерь в меньшей степени. К числу последних со стороны потока рабочего агента следует причислить значения Re и М, а со стороны конструктивных элементов решетки — значения относительного шага профилей, высоты лопаток в решетке и толщины выходной кромки лоиаток. [c.189]

Несомненно, что сам лопаточный профиль, из которого составлена испытуемая решетка, в первую очередь и главным образом влияет на величину потерь обтекания, перечисленных выше. Чтобы определить степень этого влияния, каждому лопаточному профилю посвящали серию исследований, и полученные характеристики приписывались решеткам, составленным из данного профиля, и представляли собой как бы паспорт этого профиля. [c.189]

Следует отметить, что рассмотренные здесь оба метода расчета позволяют определять профильные потери в решетках, составленных из профилей с бесконечно тонкими выходными кромками. Для определения расчетным путем профильных потерь в решетках лопаток с кромками конечной толщины необходимо привлечение дополнительно опытных материалов о влиянии толщины и формы выходных кромок на величину потерь в следе. Указываемое в литературе иногда мнение [ 12 ], что метод Л. Г. Лойцянского учитывает и кромочные потери, является ошибочным. Использованное в методе соотношение Сквайра и Юнга между (6 )" и 6 получено на основании исследования следа за изолированными профилями крыла самолета с практически бесконечно тонкой выходной кромкой очень мало При этом характер обтекания [c.44]

В работе [7] и в других исследованиях за расчетный режим работы решетки принят режим безударного обтекания профиля в решетке, близкий по смыслу к режиму минимальных потерь реальной решетки и совпадающий с ним для симметричных профилей. На рис. 2 по данным работы [7] представлены в зависимости от Р значения г б.у/б для решеток, составленных из дужек круга, а также дано значение г б.у/О =—0,5 для изолированного профиля. Как видно, для компрессорных решеток при х/=0,5 [c.69]

Согласно аналитическим исследованиям это оказалось возможным для решетки профилей ТРЗА [73] в области очень малых значений Sh (Sh<0,5). Известны случаи самовозбуждения лопаток, отстроенных от резонанса, когда наблюдались их интенсивные колебания [67] и даже усталостные поломки [36]. В статье [65] описано испытание судовой турбины, во время которого на одном из режимов были обнаружены большие амплитуды колебаний лоиаток, хотя их частота находилась между шестой и седьмой кратностями по отношению к числу оборотов турбины. Авторы пришли к заключению, что на рассматриваемом режиме происходило отрывное обтекание лопаток и возникли автоколебания. [c.162]

Исследования, проведенные Л. М. Зысиной-Моложен [12], показали, что при так называемом безударном обтекании решетки величина переходной области сравнительно невелика (не превышает 5% от длины обвода профиля) и поэтому уточнение развития в этой области пограничного слоя при указанном условии мало сказывается на результате расчета. [c.59]

Выше были рассмотрены характеристики дозвуковых компрессорных решеток, полученные при малых скоростях потока. Как показывают многочисленные экспериментальные исследования, при небольших дозвуковых скоростях потока сжимаемость газа не оказывает существенного влияния на характер обтекания решетки. С увеличением числа М потока (до М < 0,6. .. 0,7) потери в решетке растут незначительно, а угол отставания потока 6 практически остается постоянным (рис. 3.1). При дальнейшем увеличении числа М потока на входе в решетку местные скорости в отдельных зонах поверхности профиля достигают скорости звука. Образуются зоны сверхзвуковых скоростей с замыкаю-П1,ими их скачками уплотнения, которые приводят к появлению волновых потерь. При некотором значении числа М набегающего потока у основания скачков уплотнения возникают местные отрывы пограничного слоя от поверхности профиля (рис. 3.2), что вызывает резкое возрастание коэффициента потерь и увели-чепир уг.иа отставания потока в решетке б (см. рис. 3.1). [c.66]

Однако необходимо отметить, что в результате разгона сверхзвукового потока на спинке профиля число М перед замыкающим скачком АВ в общем случае может быть больше, чем в набегающем на решетку потоке. Это превышение оказывается тем более значительным, чем больше кривизна спинки на участке D4 и чем больше угол атакн, так как оба эти фактора приводят к увеличению угла поворота вектора скорости на входном участке решетки и соответственно к более интенсивному разгону сверхзвукового потока (как при течении Прандтля — Майера). Исследования этой схемы течения показывают, что при наличии головных воли обтекание решетки всегда происходит с положительными углами атаки, поэтому даже при малой кривизне спинки лопатки местное число М перед замыкающим скачком обычно оказывается больше, чем M i. Это приводит к заметному увеличению потерь в системе головных воли по сравнению с потерями в прямом скачке и тем самым ограничивает область, где возможно достижение высоких КПД такой ступени, сравнительно умеренными значениями M ,i. [c.96]

Во многих теоретических исследованиях решетка кругов играет такую же роль, как круг в теории одиночного профиля, поэтому значительные усилия были направлены на расчет обтекания решетки кругов. Общий подход к решению задачи для произвольно расположенной конечной системы кругов указал Н. В. Ламбин (1934, 1939). Точное (в виде ряда) решение для решетки кругов дали Н. Е. Кочин (1941) и, другим способом, Г. С. Самойлович (1950). Расчеты распределения скорости вихревым методом выполнили Б. Л. Гинзбург (1950) и А. И. Борисенко (1955). Для построения теоретических решеток более удобны конечные выражения, соответствующие обтеканию решеток некоторых овалов, близких к кругам. Классический пример таких овалов, получающихся при наложении равномерного потока на решетку диполей, был улучшен путем замены точечного диполя распределенным вдоль некоторых отрезков оси решетки (Э. Л. Блох, 1947) и с добавкой еще одного точечного диполя в центре этого отрезка (Э. Л. Блох и А. С. Гиневский, 1949, 1953). [c.118]

К 1950 г. построен и использован в практических целях обширный класс решеток из теоретических профилей, получены точные (в виде ряда) решения задач обтекания решетки кругов и решетки из произвольных профилей, рассмотрены все основные схемы струйных течений, предложен метод профилирования решеток по заданному годографу скорости с применением ЭГДА для конформного отображения, построены решения неко-. торых обратных и прямых задач как краевых в канонических областях. Все эти исследования были направлены на удовлетворение практических потребностей авиационного и энергетического турбостроения. [c.125]

Описание звуковой линии в плоскости годографа тривиально. Ньюленд [6.48], опираясь на предшествующую работу [6.49] и используя такое описание, получил важные результаты. На основании общих уравнений течения сжимаемого газа он разработал метод построения профилей решеток, при обтекании которых волны разрежения, отражаясь от стенок межлопаточного канала в месте прохождения звуковой линии, не переходят в скачок уплотнения. Такие профили получаются в результате частных решений уравнения в плоскости годографа. Однако из теоретических выкладок следует, что при заданной конфигурации профиля решетки даже небольшие отклонения РА х могут нарушить всю картину бесскачкового течения. Тем ие менее бесскачковое обтекание одиночных профилей наблюдалось неоднократно и является объектом многих исследований. [c.188]

Возможность избавиться от сложных математических операций при расчетах всегда желательна для проектировщика и расчетчика проточной части лопаточных машин. Но тогда надо особенно внимательно отнестись к экспериментальным результатам изучения процесса течения рабочего агента через проточную часть. К числу таких экспериментов прежде всего следует причислить опытное исследование в газодинамических лабораториях процесса обтекания потоком плоских решеток лопаточных профилей. При этом обычно рабочим агентом является атмосферный воздух, потоком которого продувается неподвижная плоская решетка. Такая воздушная продувка решеток сразу решает основные теоретические задачи процесса обтекания. Во-иервых, мы имеем реальный сжимаемый рабочий агент (воздух). Нам не приходится пренебрегать сначала сжимаемостью и вязкостью, чтобы потом вводить соответствующие поправки в результат эксперимента. Сам эксперимент прост и доступен, атмосферный воздух имеется всегда в любом количестве. Решетка во время иродувки неподвижна, следовательно, просто все продувочное устройство в нем движется только воздушный поток. [c.188]

Расчетно-теоретические и экспериментальные исследования оказывают, что причинами дополнительных потерь кинетической энергии в реальных проточных частях на влажном паре являются 1) неравновесность процесса расширения в решетках ступени 2) появление скачков конденсации при сверхзвуковых скоростях 3) скольжение, коагуляция и дробление капель в сопловой решетке, зазоре и рабочей решетке 4) увеличение трения в пространственных пограничных слоях на поверхности лопаток, особенно значительное при наличии пленок 5) торможение капельным потоком рабочей решетки 6) специфическая конденсационная нестационарность и генерируемая в процессе конденсации турбулентность 7) увеличение утечек через надбандажные, диафраг-менные и концевые уплотнения 8) нарушение расчетного (оптимального) обтекания профилей решеток отклонение параметров в зазорах от расчетных значений 9) увеличение выходных потерь 10) эрозионные повреждения сопловых и рабочих лопаток. [c.153]

Весьма обширное и тщательное экспериментальное исследование вторичных явлений в турбинных решетках было произведено Е. А. Гу-касовой [11]. Были исследованы, при малых скоростях обтекания (М, < 0,4), три типичные турбинные решетки при различных относительных шагах и углах входа. Для этих решеток получена полная картина вторичных течений, включая пространственные профили скорости в пограничных слоях, и определены величины коэффициентов вторичных потерь. Влияние пограничного слоя на входе в решетку устранялось путем применения двух тонких пластин-отсекате-лей, имеющих вырезы по форме профилей лопаток. Концевые явления изучались вблизи пластин. Изменение расстояния h между ними позволяло просто изменять относительную длину лопаток. [c.446]

Решетка гидропрофилей представляет собой бесконечный ряд профилей одинаковой формы, установленных параллельно и на равном расстоянии друг от друга. Характеристики течения в такой решетке являются комбинацией соответствующих характеристик в криволинейных каналах и при обтекании изолированного гидрокрыла. Направление течения регулируется в большей степени, чем при обтекании изолированного гидрокрыла, но проточные каналы имеют конечную длину, и поэтому необходимо рассматривать условия течения на входе и выходе. Исследование решеток позволяет определить их характеристики, которые необходимы при проектировании различных гидравлических машин с вращающимся элементом от многолопастных винтов кораблей до радиальных и осевых насосов и турбин. Конечно, устанавливая связь между течениями в решетках и в машинах с вращающимся элементом, нужно учитывать некоторые основные факторы. Во-первых, во всех типах машин с вращающимся элементом происходит передача энергии от лопастей вращающегося элемента жидкости. Во-вторых, течение в решетках двумерно, в то время как в гидравлических машинах течение во вращающемся поле трехмерно. [c.358]

Современные методы расчета осевого компрессора базируются на данных обтекания газом плоских решеток, в первом приближении моделирующих движение газа по поверхности тока в лопаточных венцах ступени осевого компрессора. Обширные материалы продувок таких решеток представлены в открывающих сборник двух статьях А. И. Бунимовича и А. А. Святогорова. Первая из них содержит результаты систематического экспериментального изучения аэродинамических характеристик плоских (двухмерных) диф-фузорных решеток осевого компрессора как при малых, так и при больших числах М набегающего дозвукового потока и при широком изменении параметров решетки и профиля вторая обобщает результаты этого исследования. В итоге обобщения данных продувок решеток авторами предложены методика расчета аэродинамических характеристик заданной компрессорной решетки и методика подбора оптимальной решетки, обеспечивающей требуемое отклонение потока. [c.3]

Высокочастотные возбуждения зависят от относительного движения решеток и других тел, находящихся в потоке, например крепежных элементов. Соответствующие силы связаны с неоднородностью потока и относительно просто находятся в квазистационарной постановке для потенциального обтекания решеток и других систем тел (Л. А. Дорфман, 1947 Г. Ю. Степанов, 1962 В. П. Вахомчик, 1962). Однако неоднородности в потенциальном потоке быстро затухают (для решеток как экспонента расстояния между ними) и, как правило, не могут быть основной причиной возбуждения. Главную роль играют вихревые следы в набегающем потоке форма и интенсивность которых определяются вязкостью жидкости и турбулентностью потока. В пределах решетки эти следы допустимо> рассматривать как вихревые неоднородности в потоке невязкой жидкости. При малой неоднородности определение ее влияния сводится известным образом, как в задаче о крыле в вихревом порыве , к учету дополнительной скорости деформации профиля в однородном потенциальном потоке (Г. С. Самойлович, 1961, 1962). При большой неоднородности и с учетом взаимодействия решеток эта задача очень сложна известны некоторые экспериментальные исследования в квазистационарной постановке и одномерные оценки сил по максимуму. [c.143]

Следует подчеркнуть, что профильные потери в решетке аналогичны профильному сопротивлению при обтекании одиночного крылового профиля (гл. 5). Различие состоит только в том, что при исследовании решеток устанавливаются относительные -потери энергии, а профильное сопротивление характеризуется силой сопротивления, отнесенной к скоростному напору набегающего потока. Физическая природа профильных потерь и профильного сопротивления тождественна. Вихревые потери при отрыве потока на профиле п за вьиходной кромкой эквивалентны сопротивлению давлений. Следовательно, профильные потери можно также рассматривать как сумму потерь трения и потерь давления . [c.470]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...