Введение к работе
Актуальность работы. Эффективность и надежность паровых и газовых турбин в значительной степени определяется совершенством их проточных частой, основными элементами которых являются решетки. По этой причине усилия ряда институтов и конструкторских бюро турбостроительных заводов ориентированы на исследования и совершенствование сопловых и рабочих решеток, на более глубокое изучение физического процесса обтекания решеток и формирование более точных методов расчета. Наибольшее внимание при этом уделяется дозвуковым и близким к звуковым режимам обтекания решеток. Значительно меньшее число работы посвящено проблеме сверхзвуковых течений в решетках, в особенности влажного пара. По существу задачи оптимизации сверхзвуковых решеток не решены. Вместе с тем, в проточных частях транспортных турбин, в последних ступенях мощных конденсационных турбин, скорости достигают весьма больших значений, существенно превышающих скорость звука.
В этой связи представляется очевидной акутальность работы, посвященной разработке и исследованию новых сверхзвуковых сопловых решеток с уменьшенными профильными потерями в достаточно широком диапазоне режимов на перегретом- и влажном паре.
Цель работы
-
Разработать одиночные сопла Лаваля приближенно моделирующие межлопаточные каналы сверхзвуковых решеток, отличающиеся соотношением длин суживающейся и расширяющейся частей и провести их экспериментальные исследования в широком диапазоне режимов на перегретом и влажном паре.
-
Экспериментально исследовать нестационарные процессы, возникающие в соплах Лаваля на различных режимах на перегретом
и влажном паре. Установить влияние соотношения длин суживающейся и расширяющейся частей сопла на интенсивность пульсадионных процессов.
3. Получить опытное подтверждение гипотезы о вырождении
пристойной турбулентности в суживающейся части сопла Хаваля вблизи
критического сечения. Определить погори кинєтітческсй энергии в
соплах па различных режимах но начальному состоянию пара и пере
паду даіУіппий.
-
і'.еследовать новые сверхзвуковые решетки с короткой и симметричной расширяющейся частью при различных режимах.
-
Пронести сопостаыенк» газодинамических характеристик новых решеток с характеристикам»! срерхзруког-нх решеток с длинней и кесим-
- 4 -метрячііой расширяющейся частью.
Научная новизна диссертационной работы состоит в следующем:
разработаны и испытаны сверхзвуковые сопла, приближенно моделирующие меглспаточіше каналы сверхзвуковых решеток и получены их газодинамические характеристики в зависимости от режимных и геометрического параметров;
подтверждена гипотеза вырождения турбулентности суживающейся части сопла;
получены зависимости коэффициентов потерь в соплах от числа Маха и начального состояния пара;
получены новые дополнительные результаты, иллюстрирующие взаимодействие конденсационных и адиабатических скачков в сверхзвуковых соплах к решетках па насыщенном и влакном паре;,
определены коэффициенты профильных потерь в сверхзвуковых решетках нового типа и подтверждена их высокая эффективность;
проведено сопоставление ссшгоеых решеток с суживающимися и расширяющимися каналами и установлены области их рационального использования; сопоставлены характеристики одиночных сопел Лаваля и сверхзвуковых решеток. /
Степень достоверности и обоснованности результатов. Основные научные положения, изложенные в работе, подгверздены большим количеством экспериментальных результатов, полученных с применением методов инерционных и малоинерционных измерений, в том числе оптического. Использованные кадегкые методы измерений и выполненная оценка погрешностей позволяют угвервдать, что полученные экспериментальные данные достоверны. 3 этом убеждает также сопоставление газодинамических характеристик некоторых сопел и решеток с аналогичными экспериментальными данными других авторов. /
Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы
были изложены: j
-
На семинаре ЩКЇ им.А.Н.Крылова, "Актуальные проблемы технического прогресса судовых турбинных установок", С.-Петербург, май, 1991 г. /
-
11а газодинамическом семинаре кафедры ПГТ МЭИ, сентябрь, 1992г.
-
На заседании кафедры ПГТ, сентябрь, 1992 ;г.
Публикации. По результатам выполненных исследований опублико
ваны дпе статьи и выпущены техническая информация и научно-техпичес-
кий отчет. /
Практическая ценность работы. Полученные в' диссертации результаты необходимы для более глубокого понимания сложных физических
/
/
процессов в сверхзвуковых потоках перегретого и Ела~нсго пара в соплах Лаваля и в сверхзвуковых решетках. Опытные данные подтверждают правильность нового подхода к профилированию сверхзвуковых решеток для однофазной и двухфазной среды. Разработанные сопловые ре-петки могут быть применены е паровых и газовых турбинах.
Личный вклад автора. Автором выполнен обзор и анализ литературных данных, разработана и обоснована програма исследований, разработана методика экспериментальных исследовании. Проведены экспериментальные исследования одиночных сопел и соплоеых репеток нового типа, составляющие главное содержание диссертации, предложены объяснения физических явлений, установленных в опытах.
Автор защищает: Результаты экспериментального исследования одиночных сопел ЛаЕаля и новых сверхзвуковых сопловых решеток на перегретом и влажном паре, предложенные объяснения физических явлений, установленных в опытах, целесообразность практического применения сверхзвуковых решеток нового типа.
Структура и объем работы. Диссертация изложена на 242 страницах, включает 129 страниц машинописного текста, иллюстрируется ИЗ рисунками и состоит из введения, четырех глав, выводов и заключения и списка использованной литературы из 118 наименований.
