4.8 Характеристика элементарной решетки осевой турбины

Под характеристиками элементарного лопаточного венца осевой турбины понимается зависимости , , параметров харак­теризующих рабочий процесс в нем (профильных потерь и угла вы­хода потока ) от параметров определяющих режим работы венца (изоэнтропи­ческой приведенной скорости на выходе из СА и угла натека­ния потока ). Характеристика элементарного венца является критерием оценки качества его профилирования.

Типичный вид зависимости показан на рисунке 4.28. Ее проте­кание было описано выше (см. раздел 4.7).

Рисунок 4.28 - Типичный вид зависимости

Типичный характер зависимости показан на рисунке 4.29. Как видно из рисунка, потери энергии в элементарном ЛВ меняются с увели­чением изоэнтропической приведенной скорости изменением не моно­тонно. При некотором значении =0,8…0,9 потери минимальны. Картина распределения чисел Маха в межлопаточном канале показана на рисунке 4.30, где видно, что скорость потока монотонно возрастает и в районе горла у спинки достигает небольших сверхзвуковых значений, затем плавно тормо­зится.

Снижение в дозвуковом диапазоне увеличивает толщину пограничного слоя, что обусловливает возрастание _пр.

С увеличением относительно оптимума скорость вблизи спинки продолжает возрастать, а зона сверхзвуковых скоростей закан­чивается скачком уплотнения (рисунок 4.31), что обусловливает появление волновых потерь. Кроме того, из рисунка 4.31 видно, что скачок провоци­рует отрыв потока на спинке ниже по течению, что также ведет к росту по­терь. В результате действия этих факторов существенно возрастает.

Рисунок 4.29 - Типичный вид зависимости

Рисунок 4.30 - Картина распределения чисел Маха в межлопаточном канале при 0,9

При дальнейшем росте скачок уплотнения смещается вниз по потоку, пока не окажется вблизи выходной кромки (рисунок 4.32). При этом потери отрыва потока на спинке снижаются до минимума, а также несколько умень­шаются и кромочные потери. В результате коэффициент потерь несколько уменьшается. Последующее увеличение перепада давления на СА, а, следовательно, и , приводит к дальнейшему росту волновых потерь, которые в конце концов преобладают над снижением потерь от отрыва потока и кромоч­ных потерь. Поэтому коэффициент потерь вновь увеличивается.

Рисунок 4.31 - Картина распределения чисел Маха в межлопаточном канале при 1,1

Рисунок 4.32 - Картина распределения чисел Маха в межлопаточном канале при дальнейшем увеличении 1,5

Типичный характер зависимости показан на рисунке 4.33.

Рисунок 4.33 - Типичный вид зависимости

Очевидно, что при , отличных от расчетного значения , наблюдается возрастание коэффициента потерь из-за увеличения неравномерности по­тока в межлопаточных каналах. Причем, при малых значениях увеличение незначительно, а с ростом потери растут интенсивнее вследст­вие появления отрыва потока либо с корытца (рисунок 4.34), либо со спинки (рисунок 4.35).

При интенсивность роста потерь меньше, чем в области . Объясняется это ростом кинематической степени конфузорности вслед­ствие увеличения угла натекания потока на сопловые лопатки .

Рисунок 4.34 - Отрыв потока с корытца при больших углах входа потока

Рисунок 4.35 - Отрыв потока со спинки при малых углах входа потока