Файл: Стесин С.П. Гидродинамические передачи учебник.pdf

Программа, составленная в МАДИ, позволяет при изменении углов ß всех колес в широких диапазонах выбрать при помощи ЭЦВМ «Минск-22» углы ß, обеспечивающие требуемые значения максимального к. п. д. и энергоемкости Я М 1 . Ниже приведена блок-схема расчета характеристик на ЭЦВМ «Минск-22» при из­ менении углов ß на входе в рабочие колеса и выходе из них (рис. 92). Применение ЭЦВМ позволяет сократить время, необ­ ходимое для расчетов, провести сравнение и анализ большого числа вариантов параметров лопастной системы.

Программа для ЭЦВМ «Минск-1», составленная во ВНИИМетмаше, позволяет решить прямую задачу, т. е. задачу рас­ чета лопастной системы вновь проектируемого гидротрансфор­ матора [5].

Краткий обзор существующих методик расчета. Существую­ щие методы расчета гидротрансформаторов отличаются в основ­ ном методикой определения гидравлических потерь в рабочей полости. Гидравлические потери, возникающие в каналах рабо­

ческие потери определены по первому методу, который в настоя­ щее время является наиболее распространенным. При использо­ вании этого метода возникают следующие трудности. Гидравли­ ческие потери могут быть определены как сумма потерь от мест­ ных сопротивлений и потерь по длине канала (см. гл. I , § 5), причем коэффициенты местных сопротивлений и коэффициент Я

опытным путем. Вычисленный таким образом коэффициент к может быть использован только для расчета гидротрансформато­ ров тех типов, на основании испытания которых он дается. Ре­ комендации для вычисления коэффициента Я, приведенные в § 5, являются наиболее общими и могут быть использованы для пред­ варительных расчетов. В обоих случаях потери, зависящие от угла атаки, определяются отдельно, причем значения фУ д , полу­ ченные опытным путем, также могут быть использованы только

149

Рис. 92. Блок-схема расчета характеристик гидротрансформатора на ЭЦВМ «Минск-22»

Стоп

— индекс колеса (Я, Т, Р); j — индекс промежуточного сечения на лопатке;

для определенных типов гидротрансформаторов. Наиболее часто рекомендуется принимать фУд = 1 с достаточной точностью для всех гидротрансформаторов [15]. Второй метод—метод теории решеток предусматривает следующие виды гидравлических по­ терь: профильные и концевые. Остановимся более подробно на этом методе расчета потерь.

Профильные потери. При обтекании профиля потоком вязкой жидкости на поверхности профиля возникает пограничный слой, в котором скорость потока изменяется от 0 до да. В пограничном слое происходит трение слоев жидкости. Возникающие при этом потери и составляют большую часть профильных потерь. Если число Рейнольдса потока возрастает, то толщина пограничного слоя уменьшается, и шероховатость начинает влиять на потери трения.

Толщина выходной кромки оказывает существенное влияние на величину потерь, поэтому потери, связанные с конечной толщи­ ной выходной кромки, называют кромочными.

Если межлопаточный канал диффузорный, то может произойти отрыв потока от стенок с образованием вихревой зоны. Это вызо­ вет потери при отрывном обтекании.

ления вследствие диффузорности и место расположения точки

отношение потерь полного давления в среднем сечении к скоростному напору ~2—'-

SПР°Ф w2/2g '

Концевые потери связаны с кривизной межлопаточных кана­ лов и неравномерностью распределения давления поперек канала, что вызывает дополнительное вихревое движение в пограничных слоях от вогнутой поверхности по плоским стенкам к выпуклой поверхности. Величина концевых потерь зависит от относитель­ ной высоты лопатки, угла поворота потока в решетке, конфузорности канала, шага, угла выхода и числа Re.

152

Коэффициент І к о т определяется при продувке плоских реше­ ток как разность между коэффициентами суммарных и профиль­ ных потерь.

Однако эти данные требуют поправок в случае их использо­ вания для расчета гидротрансформаторов, так как:

имеются данные только для прямых и круговых решеток про­ филей, а в гидротрансформаторах, как правило, лопатки двоя­

атаки изменяется их величина, а значения углов атаки при рас­

пени турбулентности (Е0 = 0,005-^0,15). Под степенью турбулент­ ности подразумевается отношение средней квадратичной пульсационной скорости àw к средней скорости течения w. При изме­ нении степени турбулентности величина потерь изменяется, что учитывается соответствующими поправками. Но эксперименталь­ ные данные о турбулентности потока в гидротрансформаторах отсутствуют, и поправки не могут быть учтены.

Характеристики решеток, приведенные """в литературе, полу­ чены" для сжимаемых жидкостей (газов). Переход к практически несжимаемым жидкостям (воде, маслу) связан с введением по­ правки на число Маха, равное отношению относительной ско­ рости потока на профиле к скорости звука. Установлено различ­ ными авторами, что коэффициенты потерь не зависят от числа Маха M при M «s 0,3-ь0,4, и поэтому для гидротрансформаторов поправку вводить не требуется.

Метод теории решеток, таким образом, применительно к ги­ дротрансформаторам имеет ряд неточностей и не нашел пока ши­ рокого применения вследствие громоздкости и сложности рас­ четов.

§ 31. РАСЧЕТ ПОЛЯ СКОРОСТЕЙ И ДАВЛЕНИЙ

ВГИДРОТРАНСФОРМАТОРЕ

стей в гидротрансформаторе.

Поставленная задача может быть решена с учетом следующих допущений [25]:

число лопаток во всех рабочих колесах гидротрансформатора бесконечно большое (это позволяет пренебречь неравномерностью поля скоростей вдоль любой окружности с центром на оси и в пло-

153