Файл: Кононов, Н. И. Газовые турбины. Теория и расчет учебное пособие.pdf

Эта зависимость носит почти универсальный характер и пред­

ставлена на рис. 25. При относительной вы­ соте лопатки i < I , 0 зона концевых потерь и величина их возра­ стают. Иной характер концевых потерь будет при отсутствии банда­

жа у лопаток. В этом случае концевые потери будут связа­ ны с величиной радиального зазора.

§ 3. Аэродинамические характеристики профилей

Аэродинамическими характеристиками профилей обычно на­

считать аэродинамическими характеристиками решетки про­ филей (если лопатки имеют бесконечную длину) иди решетки лопаток (если длина лопаток конечная).

Исследования показывают, что в докритическом диапазоне значений числа М,к, и слабо зависят от М , поэтому аэродинамические характеристики профилей, предназначенные для работы в указанном диапазоне скоростей, часто строят на основании продувок решеток при малых скоростях(М«=-0,3). Влиянием же числа М в указанном диапазоне на выходной угол потока обычно пренебрегают ввиду его малости.

При исследованиях профилей часто пользуются понятием о критическом значении числа М . Критическим значением

61

числа М называют такое его значение на входе в решетку или на выходе из нее, при котором в какой-либо точке кон­ тура профиля (иди на поверхности лопатки) число М дости­ гает значения, равного единице. Для современных профилей лопаток активных турбин критические значения чисел М вы­ числяются по скорости на входе и лежат обычно в пределах Mwf?0,5*0,7. Для решеток профилей сопловых лопаток и ло­ паток реактивных турбин критические значения чисел М*гвычисляются по скорости на выходе и обычно лежат в пределах

жиме обтекания. Автомодельным режимом обтекания называют такой режим, при котором изменение числа Re потока не при­ водит к изменению коэффициента потерь ^ . При определении чисел Re за характерный размер принимается хорда профиля. В этом вопросе существенную роль играет граница автомо­ дельности по числу Re . Граница значения числа Re , при котором наступает такой режим обтекания, зависит от формы профилей и параметров решетки. Согласно опытам, выполнен­ ным в ЦКТИ и других организациях, можно заключить, что. строго говоря, для решеток профилей сопловых лопаток и лопаток реактивных турбин автомодельность не наступает вплоть до значений Re = 2*10°. Однако с достаточной для практических целей точностью можно считать, что автомо­

на величину выходного угла потока очень мало и существен­ ного значения не имеет, поэтому им в практических расче­ тах пренебрегают. Так как в большинстве случаев профили лопаток газовых турбин работают при докритических значе­

62

оотаны приближенные методы пересчета полученных резуль­ татов на другие числа М и Re. Таким образом, аэродинами­ ческие характеристики можно представить в следующем виде:

- для решеток профилей

параметров имеется зависимость этих параметров между со­

бой.

Обычно аэродинамические характеристики лопаточных ре­ шеток представляют в виде системы графиков, построенных по данным исследований лопаточных решеток одним из мето­ дов.

Аэродинамические характеристики профилей сопловых ло­ паток и профилей рабочих лопаток турбин с Q> 0,35 . Для решеток указанных профилей входной угол потока fif в широ­ ком диапазоне его изменения (60*110) практически на величину^,*, и 2,^ не влияет (рис. 26). Поэтому такую зависи­ мость для них обычно не представляют. Для таких профилей строят совмещенный график (рис._27).

по которому определяется так называемый коэффициент кон­ цевых потерь. Рассматривая графики, представленные на рис. 27, 28, видим, что с увеличением относительного шага угол выхода потока газа сначала медленно, а затем более

быстро возрастает. Так же видно, что уменьшение угла уста­ новки приводит к уменьшению угла выхода потока и наоборот.

63

изменяется форма каналов и изменяются углысхОА, а ЦЛ(JbM и

обеспечения надлежащего угла выхода потока газа из кана­ лов решетки. Имея в виду достаточно пологий характер за­

близких к оптимальным. При необходимости^ обеспечить задан­ ный угол Д ,(°0 можно изменять или или t . Обычно харак­ теристики профилей даются при номинальном угле установки и соответствующей толщине выходной кромки. Однако боль­ шинство профилей допускают изменение угла установкиJba на

номинального, проходят выше или ниже кривых при номиналь­ ном угле

6 u = c o n s t .

5 общем случае выходной угол потока также зависит от от­ носительной высоты лопаток, т .е . существует зависимость вида

А л в * Ш *

Однако на основании опытных данных можно заключить,что выходной угол потока начинает заметно отличаться от зна­ чения, соответствующего бесконечно-длинным лопаткамСотД^ лишь при очень коротких лопатках. Короткими лопатками в этом случае можно считать лопатки с А,*= 1,0. Поэтому надо

65

всегда иметь в виду, что приводимые графики аэродинамиче­ ских характеристик рекомендуется использовать при расче­

В настоящее время для всего встречающегося на практике диапазона выходных углов сопловых и рабочих лопаток сту­

* 4 -

при номинальном угле установки и график . Отметим, что приведенные аэродинамические характеристи­

ки соответствуют тем размерам профилей, которые указаны на соответствующих чертежах и при относительной высоте Xi- 1*0. Необходимо учитывать конкретные значения чисел Re и М при испытаниях профилей и при работе в реальных турбинах.

На практике может встретиться необходимость в примене­ нии этих профилей при других геометричеокнх размерах.Если при этом будет осуществлено геометрически подобное изме­ нение всех размеров профилей, то приведенные аэродинами­ ческие характеристики будут справедливы и для профилей, применяемых в другом масштабе. Сказанное оотается спра­ ведливым только в области автомодельности чисел Re.

Внекоторых случаях окажетоя необходимым при переходе

кдругому масштабу изменить относительную толщину выход­ ной кромки профилей. В этом случае необходимо ввести по­ правки на величину % и углаоц . Поправка к величине коэф­ фициента потерь, обусловленная изменением относительной толщины кромки, как показывают экспериментальные исследо­ вания, зависит от формы профилей, шага решетки и абоолют-

66

ного значения толщины кромки. Приближенно эту поправку

где А$ - изменение толщины кромки рассматриваемого про­ филя по отношению к толщине кромки при геометрически по­ добном изменении всех размеров контура профиля.

Условимся, если кромка рассматриваемого профиля по от­ ношению к толщине кромки геометрически подобного профиля имеет большую величину, то AS следует принимать положи­ тельной, если меньшую - отрицательной. Коэффициент потери для решетки лопаток в этом случае будет:

при прочих равных условиях выходной угол потока будет уменьшаться. При отрицательном AS величину A a, (AjS,))следуем считать положительной. В этом случае выходной угол потока а 4 ( Д ) будет возрастать.

Для профилей рабочих лопаток с q = 0,0*О,25(Д*50*55о) аэродинамические характеристики принято представлять в

независимый параметр принимается входной угол потокаД . Подобные зависимости на каждом графике приводятся для

67