Введение к работе
Актуальность темы. Одной из основных народно-хозяйственных задач в области совершенствования судовых энергетических установок является увеличение ресурса их работы. Применительно к главному судовому турбоагрегату одним из основных элементов, определяющих ресурс работы, являются рабочие лопатки, работающие в области влажного пара. Ресурс рабочих лопаток определяется их эрозийным износом под воздействием парокапельного потока в условиях высоких окружных скоростей. Для решения задачи прогнозирования эрозийного износа и, следовательно, гарантируемого ресурса работы, а также совершенствования конструкции влакнопаровой проточной части турбины, необходимо иметь возможность определения параметров парокапельного потока в различных сечениях по оси и радиусу проточной части:
направления движения, скорости и пульсации скорости паровой среды, и водянной (капельной) среды для всего спектра размеров частиц;
количественного соотношения между паровой и жидкостной' фазами;
трансформации размера и скорости частиц жидкой фазы на протяжении пути в зазоре между неподвижными и вращающимися рабочими аппаратами или влагоулавливавдими устройствами.
Изучение эрозийного износа для решения задачи установления ресурса работы лопаток турбин в настоящее время невозможно без привлечения экспериментальных методов исследования скорости и дисперсности потоков рабочей среда. Сложность и новизна экспериментального определения параметров двухфазного потока во влакнопаровой протонной части турбины не позволяет сразу ставить задачу охвата всех стадий исследования процесса, включая турбоагрегат в условиях эксплуатации. Поэтому представляется целесообразным проведение экспериментальных исследований в условиях специального моделирувдего стенда, а затем уже переход на экспериментальную турбину и натурный турбоагрегат.
Традиционные методы и средства измерения скоростей и размеров движущихся частиц обладают существенными недостатками и
не позволяют, а в ряде случаев делают невозможным измерение скоростей и их пульсаций, размеров и концентрациии движущихся частиц. Поэтому для. решения указанных задач представляется важным применение методов, основанных на новых физических принципах, с частности на методах лазерной допплеровской и время - пролетной анемометрии, а также автоматизация экспериментальных исс следований.
Цель работы. Целью диссертационной работы является разработка автоматизированной системы комплексного измерения скоростей, размеров и.концентрации частиц в двухфазных потоках.
Методы исследования. Основными методами исследования являются теоретические методы геометрической оптики и метода анализа случайных сигналов, а также экспериментальные, исследования с использованием ЭВМ.
Научная новизна работы заключается в том, что:
разработана методика измерения скоростей и размеров крупнодисперсных частиц применительно к время - пролетному анемометру;
разработана методика идентификации время - пролетных' сигналов, несущих информацию о скорости и размерах частиц;
- .разработана методика определения энергетических вкладов
пучков различных порядков;
Практическая ценность работы состоит в том, что разработка основных вопросов диссертации позволила:
- провести исследования взаимодействия сферических частиц
с лазерным излучением;
создать экспериментальный стенд для комплексного измерения скоростей, размеров и концентрации частиц;
разработать программное обеспечение для расчета оптических характеристик исследуемой среды и функционирования автоматизированного . рабочего места исследования двухфазных потоков;
разработать спецпроцессор время - пролетных сигналов;
разработать генератор монодисперсных частиц;
- получить экспериментальные данные о распределении
скоростей и размеров частиц в полидисперсной струе,
воздействующей на исследуемый образец материала лопаток и в
монодисперсной струе, создаваемой генератором частиц.
Внедрение результатов работы. Результаты диссертации были использованы при исследовании эрозионной стойкости материалов турбинных лопаток в ПО "Кировский завод".
Апробация работы. Основные положения и
результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на
III Всесоюзной конференции "Перспективные методы планирования и
анализа экспериментов при исследовании случайных полей и
процессов" (Гродно, 1988г), на Всесоюзном семинаре "Оптические
методы исследования потоков" (Новосибирск, Институт теплофизики
СО АН СССР, 1989 г.), на Всесоюзном семинаре "Применение лазеров
в промышленности" (Ленинград, 1989 г.), на Всесоюзной
конференции "Оптические метода измерений и способы обработки
данных твшіофнзических и нейтронно-физическюс процессов в
элементах 'энерготехники." (Севастополь, 1990 г.), на III
Всесоюзной конференции "Применение лазеров в науке и технике"
(Иркутск, 1990 г.) ' .
Публикации. Основное содержание работы отражено в 5 печатных работах.
Объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, заключения и приложений. Список литературы содержит 80 наименований.
