28.Потери энергии потока в турбине.

Аеродинамічна характеристика каналів визначається рядом показників, а саме коефіцієнтом втрат , коефіцієнтом витрати та видатковою характеристикою каналу. Остання дорівнює секундній витраті газу, через канал для заданого перепаду тиску в каналі при його випробуванні на стенді стаціонарної продувки.

— коефіцієнт втрат енергії в каналі, обумовлений, як відношення загубленої енергії у всьому каналі до кінематичної енергії потоку на виході із клапанної щілини. Величина коефіцієнта залежить від геометрії проточної частини каналу та від в'язкості потоку.

Втрати в каналах складаються із втрат, обумовлених відривними явищами та тертям, і втрат з вихідною швидкістю, що залежать від ступеня нерівномірності потоку на виході з каналу. Втрати на тертя становлять не більше 3.. .5 % загальних втрат і тому ними можна зневажити.

Втрати енергії в каналах двигуна визначаються головним чином відривними явищами та викликаним ними віхреобразованіем.

Шлях, пройдений частками газу по криволінійних траєкторіях, усередині каналу, виявляється різним. Тиск на ввігнутій і опуклій стінках каналу також по-різному.

Під дією відцентрових сил ядро потоку відтискується до зовнішнього (увігнутої) стінці. Тому до повороту каналу уздовж увігнутої стінки тиск зростає , а уздовж опуклої стінки каналу - зменшується . Навпаки, за поворотом тиск на ввігнутій стінці знижується, а на опуклій зростає. У зв'язку із цим у перетинах криволінійного каналу виникають поперечні градієнти тиску. У результаті в каналі утворяться вторинні плини, які накладають на основний потік. Вторинний потік є симетрично-гвинтовим. Він складається із двох потоків: у центрі вони спрямовані до ввігнутої поверхні, а біля стінок - до опуклого. У поперечному перерізі каналу лінії струму вторинного плину є замкнутими.

Вторинні плини в криволінійному каналі викликають додаткові втрати енергії, тому що на їхнє утворення затрачається частина кінетичної енергії потоку.

Турбулентне перемішування відбувається по-різному поблизу плоских, увігнутих і опуклих поверхонь. Це є наслідком того, що дія відцентрових сил приводить до посилення турбулентного обміну поблизу ввігнутої стінки також до ослаблення поблизу опуклої.

У криволінійних каналах, і особливо диффузорных, втрати істотно вище, ніж у прямолінійних каналах. Зі зміною кута повороту каналу змінюється інтенсивність вторинних плинів і, отже, величина втрат.

Зменшення втрат енергії в процесі впуску можливо за рахунок відшукання такої форми каналу, при якій відривні явища відсутні зовсім, або зводяться до мінімуму.

Результати досліджень свідчать про залежності втрат енергії в криволінійному каналі від кривизни ввігнутої та опуклої утворюючих. При малих значеннях , де й відповідно радіуси ввігнутої й опуклої стінок, відбувається гальмування потоку ввігнутою поверхнею каналу, що сприяє відриву потоку в зоні повороту каналу. Зі збільшенням відносини помітно збільшується нерівномірність поля швидкостей на криволінійній ділянці, що приводить до збільшення втрат. Оптимальне значення лежить у межах 0,7...1,1.

При виникненні відриву форма поперечного переріза каналу впливає на величину втрат. Так, для дифузорів круглого та квадратного перетинів, при безвідривному плині, розбіжність між втратами енергії не перевищує 4 %, а при виникненні відриву, втрати в дифузорі із квадратним поперечним перерізом приблизно у два рази більше, ніж у конічному.

Досвіди показали, що перехід від прямокутного поперечного переріза до овального (еліпсоподібної) приводить до поліпшення аеродинамічних показників каналу. Шляхом закруглення кутів можна підвищити якісні показники каналу із прямокутним перетином і наблизити його характеристики до аеродинамічних характеристик каналу, з овальним (еліптичним) поперечним перерізом.