37 Изоэнтропийный и действительный процессы течения рабочей среды в соплах, определение теоретических и действительных параметров за соплом.

Вследствие наличия вязкости действительный процесс истечения газа через сопло со-

провождается трением частиц друг о друга, о стенки канала и вихреобразованием, что снижает

скорость газа и уменьшает его кинетическую энергию. Вместе с тем, в энергоизолированном

процессе по закону сохранения энергии потерянная кинетическая энергия превращается в теп-

ло, вследствие чего температура и энтальпия протекающего газа повышаются.

Действительный процесс расширения газа в сопле происходит по некоторой условной

политропеAо*A1 (рис.5.1), причем в конечной точке процесса i1 > i1t. Действительная скорость

на выходе из сопла С1, очевидно, станет меньше теоретической С1t. В действительном процессе

скорость истечения определяется по выражению

38 Расширение рабочего тела в косом срезе лопаточного канала.

39 Потери энергии от трения в пограничном слое и от срыва пограничного слоя — составляющие профильных потерь.

Срыв слоя

Экспериментальные исследования показали, что на потери энергии от срыва потока вли-

яют: угол атаки, радиус скругления входной кромки профиля и шаг решетки. Редкие решетки

оказываются более чувствительными к изменению угла атаки, чем решетки с малым шагом.

Отрыв потока и связанное с ним вихревое движение внутри межлопаточного канала

представляют собой очень сложное явление, поэтому аналитическое определение потерь, свя-

занных с отрывом, оказывается очень трудоемким.

40 Кромочные потери энергии и волновые потери — составляющие профильных потерь энергии.

Волновыепотери

Скоростьгазанавыходеизрешеткиможетбытьзвуковойилисверхзвуковой; последняя

обычнодостигается в косомсрезесоплаили в решетках с расширяющимисяканалами. Воз-

можнодостижение в лопаточныхканалахзвуковойилисверхзвуковойскоростидаже в том

случае, еслискоростинавходе в решетку и навыходеизнееявляютсядозвуковыми. Этоможет

наблюдатьсяпридостаточнобольшойдозвуковойскоростивхода в решеткунаспинкепрофиля

вместемаксимумаотрицательногодавления. Большойшагрешетки и значительнаякривизна

профиляспособствуютобразованиюздесьсверхзвуковыхскоростей.

Переходсверхзвуковойскорости в дозвуковуюпроисходитскачкообразно с образовани-

емтонкогослоясжатогогаза, называемогоскачкомуплотнения. В зависимостиотформыкана-

ла и скоростипотокаскачокуплотненияможетбытьпрямым (плоским), еслифронтеговолны

распространяетсяперпендикулярноскоростипотока, иликосым, еслифронтволнысоставляет с

направлениемпотокаострыйугол.

Наобразованиескачкауплотнениязатрачиваетсякинетическаяэнергия, которая в

скачкепереходит в потенциальную, в результатедавление и температура в слоесжатого

газаповышаются. Процесссжатия в скачкеуплотненияпротекает с потерями, поэтомуего

образованиесопровождаетсяростомэнтропии. Скорость и кинетическаяэнергияпотоказа

скачкомуплотненияменьше, чемдонего. Особенносильноуменьшаетсяскорость в плос-

комскачкеуплотнения, припрохождениичерезкоторыйскоростьпотокастановится

меньшескоростизвука. Припрохождениисверхзвуковымпотокомкосогоскачкауплот-

ненияскоростьзанимможетоставатьсябольшескоростизвука. Отсюдаследует, что

волновыепотеринаибольшие, если в потокевозникаютплоскиескачкиуплотнения.

Чтобыуменьшитьволновыепотери, входнуюкромкуобтекаемогосверхзвуковымпотоком

теланадовыполнятьзаостренной в отличиеоткаплеобразнойформывходнойкромки,

характернойпридозвуковомпотоке.

31

Такимобразом, профильныепотеризависятнетолькоотчислаRe, но и отчисла М. Для

большинствасовременныхтурбинныхрешеток с суживающимисяканаламикритическийре-

жимтечениянаступаетпри MС1=0.9  1.0 и MW2=0.80  0.95 в зависимостиотформыпрофиля и

геометрическихразмероврешеток.__