10. Влияние чисел Маха на профильные потери в решетках турбин.

1% от общего количества турбинных решеток. В турбинах специального назначения. Прежде всего, это турбины турбонасосных агрегатов (ТНА), жидкостных ракетных двигателей (ЖРД). Ресурс таких турбин редко превосходит 5 мин. Назначение их состоит в том, что бы раскрутить насосы горючего и окислителя и подать топливо под высоким давлением из топливных баков в камеру сгорания.

 

Так как эти турбины входят в состав полетной массы ракеты, то стремятся придать им минимальные габариты и массу. Для этой цели обычно выбирается одноступенчатая ступень скорости с огромным перепадом энтальпии. При этом сопловая решетка турбины трансзвуковая, а рабочая решетка сверхзвуковая. Турбины похожего типа применяются также в качестве турбин заднего хода для силовых паротурбинных установок судов.

Рассмотрим основные особенности течения газа в трансзвуковой турбинной решетке.

 

 

 

Рассмотрим особенности обтекания рабочей решетки сверхзвуковым потоком газа.

Кривая 1 характерна для обычной конфузорной турбинной решетки, в которой можно получить как дозвуковые, так и сверхзвуковые скорости на выходе. Для этой решетки характерны три зоны. В зоне A с ростом чисел Маха потери несколько снижаются, т.к. увеличивается конфузорность течения газа в канале. На участке B числа мало влияют на потери в решетке. Это так называемая зона автомодельности по числу Маха. В зоне C в большинстве случаев потери в решетке резко возрастают по причинам, рассмотренным выше.

 

Иногда требуется получить на выходе из решетки высокие числа Маха. В этом случаи применяют специальное профилирование решеток по типу 2. Основная идея состоит в том, что горло решетки, где М=1, смещают внутрь канала, за горлом образуется участок типа сопла Лаваля, где газ разгоняется до сверхзвуковых скоростей (М>1). Дальнейший разгон сверхзвукового потока осуществляется в косом срезе решетки (М>>1). Разумеется, такая решетка работает с низкими потерями только вблизи расчетного режима по числу M. Из-за появления мощного отрыва на спинке профиля на дозвуковом режиме такая решетка имеет большие потери. Такие решетки применяют в специальных изделиях (крылатые ракеты, двигатели ТНА).