Файл: Хорошев Г.А. Шум судовых систем вентиляции и кондиционирования воздуха.pdf

Условия обтекания профиля в решетке, которые, как было упо­ мянуто выше, зависят от множества факторов, могут быть оха­ рактеризованы одним параметром — эпюрой распределения скоро­ сти (давления) по профилю. Очевидно, что если на всасывающей стороне профиля имеется большой пик местной скорости, который затем резко уменьшается (т. е. имеет место большой положитель­ ный градиент скорости), то можно с большой достоверностью пред­ положить о возможности отрыва потока при обтекании этого про­ филя. При этих условиях установка сетчатых турбулизаторов при­ водит к снижению уровня воздушного шума вентилятора.

При выборе места установки сетчатых турбулизаторов по шагу лопаток необходимо иметь в виду, что наихудшие условия обтека­ ния наблюдаются на всасывающей стороне лопатки. Задача сет­ чатых турбулизаторов сводится как раз к тому, чтобы турбулизировать пограничный слой на всасывающей поверхности лопатки. Следовательно, сетчатые турбулизаторы должны вплотную примы­ кать к всасывающей поверхности лопатки.

При выборе места установки сетчатых турбулизаторов по хорде лопаток необходимо знать, как влияет положение сетки на изме­ нение шума решетки профилей, коэффициент подъемной силы сѵ и коэффициент сопротивления профиля сх. С учетом характера об­ текания профиля в потоке воздуха следует ожидать, что макси­ мальные потери будут иметь место при установке сетки в районе входных кромок лопаток. Это связано с тем, что потери пропор­ циональны, при прочих равных условиях, квадрату скорости обте­ кания сетки, т. е. Аh ~ v 2. Но так как максимальная местная ско­ рость на профиле наблюдается в районе входной кромки, то, сле­ довательно, и максимальные потери, вызванные обтеканием сетки, будут в том случае, когда она находится в районе входных кро­ мок. По мере смещения места установки вниз по потоку величина потерь будет уменьшаться и по достижении некоторого значения хорды может наступить момент, когда Ah= 0 и, следовательно, ко­ эффициент сопротивления решетки с сеткой будет равен коэффи­ циенту сопротивления решетки без сетки.

Влияние турбулизирующих сеток на смещение координаты точки отрыва потока и, следовательно, на угол поворота потока и коэффициент подъемной силы сѵ, будет наибольшим в том случае, когда сетка находится перед точкой отрыва потока. Тогда энергия из основного потока межлопаточного канала будет добавляться в пограничный слой непосредственно перед точкой отрыва потока.

Изменение потерь в решетке и угла поворота потока обуслов­ ливают и изменение су профиля при наличии сетчатых турбулиза­ торов. Как показали исследования, проведенные на плоских решет­ ках профилей, оптимальное место установки сетчатых турбулиза­ торов находится на расстоянии, примерно равном 10—15 мм от точки отрыва вверх по потоку.

Для уменьшения шума решеток профилей целесообразно также устанавливать сетчатые турбулизаторы на расстоянии 10—15 мм вверх по потоку от расчетной точки отрыва потока с лопатки.

87

Установка сетки ниже точки отрыва потока приводит к уменьше­ нию акустической эффективности турбулизаторов в связи с тем, что вихри, зарождающиеся при обтекании сетки, не могут воздей-

Г"--- 1 '

ствовать на основной срывной вихрь. Установка сетки вверх по потоку от оптимального положения также сопровождается не­ которым ухудшением акустической эффективности турбулизато-

Рис. 45. Спектрограмма шума вентилятора 45ЦС-24.

2,5Х2,5Х0,6; —А—на входе сетка 5,4X5,4ХІ,2, /=80 мм; на выходе сетка

2,5X2,5X0,6 (Q=4520 м3/ч, Я = 244 кгс/м2, т) =0,57).

ров. В этом случае ухудшение эффективности наблюдается глав­ ным образом из-за того, что появляется интенсивный шум, вызван­ ный обтеканием самой сетки, который пропорционален ѵв (рис. 44).

88

В центробежных вентиляторах установка турбулизаторов в глу­ бине межлопаточных каналов связана с большими технологиче­ скими трудностями. Поэтому в натурных вентиляторах целесооб­ разно устанавливать сетчатые турбулизаторы непосредственно на входные кромки лопаток. Правда, при этом наблюдается ухудше­ ние энергетических параметров вентиляторов (Я, т]), но правиль­ ным подбором параметров сеток можно добиться незначительного ухудшения этих параметров, а в ряде случаев и сохранения их постоянными (рис. 45).

Параметры сетчатых турбулизаторов существенным образом влияют на аэроакустические характеристики решеток профилей. При выборе этих параметров в процессе проектирования вентиля­ торов необходимо кроме геометрических размеров решетки лопа­ ток знать условия обтекания лопатки, т. е. распределение скоро­ сти по поверхности лопатки, а точнее — значение максимальной местной скорости на всасывающей стороне лопатки ѵш. Зная эту величину, изменение угла поворота потока в решетке при наличии турбулизаторов можно определить по следующей зависимости:

е— степень турбулентности потока за сетчатым турбулизатором на расстоянии одного калибра;

s — коэффициент живого сечения сетки. В свою очередь

4 Й = 6 lg (lO O -f-)-16,7 (s - e ) + 4,2;

Как отмечалось выше, при использовании сетчатых турбулиза­ торов появляются дополнительные потери, вызванные обтеканием сеток. Величину этих потерь можно подсчитать по формуле

где p — плотность воздуха;

6 — диаметр проволочки сетки; tc — шаг проволочек в сетке;

ѵс — скорость потока перед сетчатым турбулизатором.

89

Используя выражения (108) и (109), изменение коэффициен­ тов сх и су при установке сеток определим по следующим зависи­ мостям:

Ас.,

Ас„

где с'х и с'у — коэффициенты сопротивления и подъемной силы в

решетке профилей без сетчатых турбулизаторов; с", с"— коэффициенты сопротивления и подъемной силы в

решетке с сетчатыми турбулизаторами. Коэффициенты Су и сх можно подсчитать по зависимостям

ЦКТИ:

р^і

ДАр^

A h " =

Vi — скорость натекания потока на решетку;

ѵс — скорость потока в месте установки сетчатых тур­ булизаторов.

Наибольший акустический эффект сетчатых турбулизаторов до­ стигается, если их оптимальные параметры определять из выра­

жения

1,1

— —0,5- - 0,022( —

Ѵг

Оптимальное значение коэффициента живого сечения сетки ле­ жит в довольно узких пределах (sOirr = 0,5-r-0,6) практически для

90