Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

Разработка методов воздействия на режим течения и потери энергии в каналах комбинированных турбоустановок Грибин Владимир Георгиевич

Разработка методов воздействия на режим течения и потери энергии в каналах комбинированных турбоустановок
<
Разработка методов воздействия на режим течения и потери энергии в каналах комбинированных турбоустановок Разработка методов воздействия на режим течения и потери энергии в каналах комбинированных турбоустановок Разработка методов воздействия на режим течения и потери энергии в каналах комбинированных турбоустановок Разработка методов воздействия на режим течения и потери энергии в каналах комбинированных турбоустановок Разработка методов воздействия на режим течения и потери энергии в каналах комбинированных турбоустановок Разработка методов воздействия на режим течения и потери энергии в каналах комбинированных турбоустановок Разработка методов воздействия на режим течения и потери энергии в каналах комбинированных турбоустановок Разработка методов воздействия на режим течения и потери энергии в каналах комбинированных турбоустановок Разработка методов воздействия на режим течения и потери энергии в каналах комбинированных турбоустановок
>

Данный автореферат диссертации должен поступить в библиотеки в ближайшее время
Уведомить о поступлении

Диссертация - 480 руб., доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Автореферат - 240 руб., доставка 1-3 часа, с 10-19 (Московское время), кроме воскресенья

Грибин Владимир Георгиевич. Разработка методов воздействия на режим течения и потери энергии в каналах комбинированных турбоустановок : Дис. ... д-ра техн. наук : 05.04.12 : М., 2002 345 c. РГБ ОД, 71:05-5/609

Содержание к диссертации

Введение

Глава 1. Отрывные режимы течения и повышение аэродинамической эффективности проточных частей турбомашин 10

1.1. Физические модели отрыва потока 10

Ї .2. Методы предотвращения отрыва потока 16

1.2.1. Активные методы управления режимом течения 17

1.2.2. Пассивные методы управления режимом течения 24

1.3. Особенности течения рабочего тела в диффузорных элементах проточных частей турбомашин 36

1.3.1. Применение диффузоров в выхлопных патрубках турбомашин 36

1.3.2. Отрывные режимы течения в клапанах паровых турбин 45

1.4. Некоторые методы снижения потерь энергии в решетках турбомашин 49

1.4.1. Снижение потерь энергии в лопаточных аппаратах малой высоты .50

1.4.2. Применение методов управления потоком в решетках турбомашин 55

1.4.3. Особенности обтекания решеток и характеристики околоотборных ступеней 59

Глава 2. Разработка экспериментальных стендов и методика проведения эксперимента 64

2.1. Особенности проектирования моделей диффузоров 64

2.2. Описание воздушного экспериментального стенда 66

2.3. Стенд для исследования влияния расхода пара в отбор на характеристики ступеней 76

2.3.1. Особенности тепловой схемы и конструкции турбины 78

2.3.2. Схема измерений экспериментального стенда 80

2.4. Применение метода визуализации для исследования течения в диффузорах 83

2.5. Измерение напряжения трения на обтекаемой поверхности 85

2.6. Экспериментальное определение потерь энергии в исследуемых каналах 88

2.6.1. Определение потерь в решетках турбомашин 88

2.6.2. Определение потерь энергии в диффузорных каналах 89

2.7. Измерение уровня шума, генерируемого потоком 95

Глава 3. Влияние положительного градиента давления на течения в пристеночной зоне и характеристики диффузорных каналов 99

3.1. Теоретический анализ теченияів/жидкостиіпристеночной зоне 100

3.2. Расчетное определение зоны безотрывного течения в диффузорах 108

3.2.1. Методика расчета интегральных характеристик пограничного слоя 111

3.2.2. Результаты расчета интегральных характеристик пограничного слоя в диффузорах 116

3.2.3. Анализ результатов расчета критериев отрыва потока в диффузорах 119

3.2.4. Анализ течения в диффузорах с различными геометрическими характеристиками 123

3.3. Особенности перехода от безотрывного к отрывному режиму течения под действием положительного градиента давления 129

3.4. Влияние режима течения на неравномерность параметров потока во входном сечении диффузора 143

3.5. Результаты измерения уровня шума, излучаемого потоком, на различных режимах течения 149

Глава 4. Разработка методов повышения устойчивости течения в канале с положительным градиентом давления 152

4.1. Влияние условий формирования поля скоростей во входном сечении на характеристики диффузора 152

4.2. Применение активных методов управления потоком перед диффузорным каналом 160

4.3. Организация вдува, отсоса рабочего тела под действием перепада давления в диффузорном канале 165

4.4. Применение профильных обтекаемых поверхностей канала 174

4.4.1. Исследование структуры потока над профильной поверхностью 174

4.4.2. Влияние профильной поверхности на течение в диффузорном

канале 184

4.4.3.Характеристики диффузоров с продольно обтекаемыми канавками 189

Глава 5. Повышение аэродинамической эффективности диффузоров с развитым отрывным течением 197

5.1. Влияние пластины, установленной параллельно обтекаемой поверхности на аэродинамическую эффективность диффузора 198

5.2. Влияние на эффективность диффузора системы ребер, расположенных по его длине 211

5.3. Применение кольцевых уравнительных камер 217

5.4. Применение дополнительного гидравлического сопротивления в проточной части широкоугольных диффузоров 223

Глава 6. Экспериментальные результаты исследования сопловых решеток с профильными поверхностями 232

6.1. Физические особенности течения в решетках с

продольно обтекаемыми канавками 232

6.2. Характеристики сопловых решеток с профильной поверхностью косого среза 241

6.3. Применение профильных поверхностей для уменьшения влияния входной неравномерности потока 249

6.4. Экспериментальное исследование диффузорных решеток с канавками на спинке профиля 256

7. Аэродинамическое совершенствование каналов с течением под действием положительного градиента давления в проточной части турбомашин 257

7.1. Применение широкоугольных диффузорных каналов в камерах отбора паровых турбин 259

7.2. Повышение аэродинамическое эффективности диффузорных патрубков турбомашин 265

7.2.1. Влияние размеров и места установки силовой стойки

на показатели аэродинамической эффективности диффузора 267

7.2.2. Влияние геометрических параметров осевого и поворотного участков диффузора 275

7.2.3. Особенности профилирования патрубка с участком поворота потока перед диффузором 287

7.2.4. Применение стабилизирующих решеток в диффузорных патрубках с «петлеобразным» течением рабочего тела 295

7.3. Аэродинамическое совершенствование регулирующих клапанов системы парораспределения 300

7.3.1. Влияние условий входа и размеров клапанной коробки на потери энергии в системе паровпуска 302

7.3.2. Влияние конструкции клапана на излучаемый уровень шума 308

7.3.3. Оптимизация конструкции проточной части клапана 312

7..4. Применение продольно обтекаемых канавок в лопаточном аппарате центробежного насоса 319

Выводы 322

Список использованных источников

Введение к работе

Повышение экономичности основного и вспомогательного оборудования тепловых электростанций - одна из основных проблем развития отечественной энергетики. С одной стороны, происходит интенсивное моральное старение, снижение экономичности и надежности работы оборудования, с другой -постоянное увеличение стоимости топлива. Решение проблемы повышения экономичности требует разработки новых физически обоснованных методов совершенствования аэродинамических характеристик, которые могут быть применены как при проектировании, так и для модернизации теплоэнергетического оборудования электростанций. Анализ технико-экономических показателей различных элементов конструкции показал значительные резервы повышения аэродинамической эффективности диффузорных участков проточных частей газотурбинных и паротурбинных установок. Диффузорные элементы - неотъемлемая часть проточной части любой турбомашины. Система паровпуска, переходные, входные и выходные патрубки, косой срез решеток находятся под действием широкого диапазона значений положительного градиента давления. Возможности повышения экономичности этих элементов конструкции, как правило, ограничиваются переходом к отрывному режиму течения с увеличением потерь энергии, нарушением стабильности и симметричного распределения параметров потока.

Окружная и радиальная неравномерность параметров потока, неизбежно возникающая в проточной части турбомашины из-за несимметричности конструкции, зависит от режима работы турбоустановки и влияет на возникновение отрывного режима течения. В результате появляются дополнительные нестационарные усилия, действующие на элементы конструкции, т.е. снижается не только экономичность, но и надежность работы оборудования. В наиболее тяжелых условиях работает лопаточный аппарат околоотборных ступеней, система парораспределения мощных паровых турбин.

Существенное снижение экономичности установок происходит из-за отрывного режима течения в широкоугольных диффузорных входных патрубках теплообменньж аппаратов различного назначения: редукционно-охладительных установок, смешивающих теплообменников, входных патрубков котлов-утилизаторов, входных участков патрубков теплофикационных отборов. В результате растет аэродинамическое сопротивление, неравномерность поля скоростей. По мере увеличения расхода рабочего тела степень отрицательного влияния отрыва на технико-экономические показатели энергетических установок возрастает.

Традиционные методы управления отрывом потока для получения устойчивого положительного эффекта требуют дополнительных затрат энергии, возникают также технологические трудности при их реализации на действующем оборудовании. Аэродинамическая эффективность методов предотвращения отрыва, как правило, уменьшается при изменении режима работы установки.

Снижение отрицательных последствий отрывного режима течения может быть достигнуто за счет уменьшения положительного градиента давления при изменении геометрических характеристик установки, однако это не всегда возможно из-за габаритных ограничений и, как правило, приводит к уменьшению восстановления давления и снижению эффективности применения диффузоров. Необходима разработка методов управления пограничным слоем, которые позволили бы эффективно влиять на энергообмен в пристеночном слое, и, следовательно, на режим течения на участках с предельными значениями положительного градиента давления, а также уменьшать отрицательные последствия перехода к отрывному режиму течения.

Методы предотвращения отрыва потока

Поперечные ребра на стенках канала [31, 39, 40, 41] позволяют формировать вихревую структуру в пристеночной зоне, которая зависит от размеров ребер и режимных параметров: чисел М и Re. Вихри, взаимодействуя с основным потоком, увеличивают значение средней скорости вблизи стенки и тем самым повышают устойчивость потока к отрыву.

В диффузоре с углом раскрытия а = 34 за счет установки ребер потери уменьшились в 2 раза по сравнению с диффузором без ребер. Рассмотренный положительный эффект сохраняется и для кольцевых диффузоров [31] (рис. 1.8). С уменьшением угла раскрытия канала, т.е. при переходе к предотрывным диффузорам, сильное влияние на потери оказывают первые по ходу рабочего тела поперечныые канавки. Положительный эффект от применения поперечного оребрения в этом случае, как и следовало ожидать, значительно ниже, а по результатам работ [31,40] отсутствует.

В работе [ЮЗ] описан метод проектирования осесимметричных диффузоров с отрывным течением, в которых для получения равномерных профилей скорости на выходе из канала в промежуточных сечениях устанавливались дополнительные гидравлические сопротивления-сетки. Повышение давления в диффузоре с отрывом потока происходит на начальном участке канала, а в зоне отрыва устанавливается нулевой или отрицательный градиент давления. В этой области была размещена профилированная сетка с определенным распределением сопротивления по поперечному сеченшо канала. В результате в диффузоре меньшей длины получен устойчивый и равномерный поток в выходном сечении без заметного снижения восстановления давления и приемлемом уровне потерь.

От осевого положения сетки в диффузоре возможно получение различного воздействия на поток, причем коэффициент сопротивления сетки оставался без изменения. При расположении сетки в канале между сечениями x/Di = 0,3 и x/Di = 0,535 поток не отрывается перед сеткой. Расположение сетки ниже по течению (в сечениях x/Di — 0,54...0,58) приводило к предотрывному состоянию потока до сетки. Испытывались плоские сетки с переменным коэффициентом сопротивления и профилированные сетки с постоянным сопротивлением. На рис. 1.9 представлены экспериментальные распределения статического давления на стенке, полученные при испытаниях с различными сетками, установленными в сечении x/Di = 0,56. На рис. 1.10 показаны изменения коэффициента восстановления статического давления в зависимости от сопротивления сетки. Для любого положения сетки коэффициент восстановления статического давления возрастает, а уровень потерь падает при уменьшении гидравлического сопротивления сетки. Максимальная величина коэффициента восстановления статического давления достигалась при использовании профилированной сетки, имеющей сопротивление К — 1,55 (К- эквивалентный коэффициент сопротивления профилированной сетки). Значения коэффициентов восстановления давления и потерь сопоставимы с соответствующими величинами в диффузоре без сетки с такой же степенью расширения. Однако установка сетки позволяет получить равномерный профиль скорости при длине канала в 5 раз меньшей, чем без сетки.

В работах [23, 26, 31, 43, 44, 132] для повышения эффективности восстановления давления в диффузорах с большими углами раскрытия предлагается использовать продольные ребра, разделяющие поток и направляющие его к стенкам. Положительный эффект достигается вследствие перераспределения скоростей по сечению, причем наибольший эффект от использования ребер достигается при углах раскрытия а = 90... 100 При этом коэффициент полных потерь снижается почти в 2 раза.

Разделительные ребра, установленные по схеме "б" (см, рис. 1.11), делят проточную часть на отдельные каналы с оптимальными углами раскрытия. Повышение потерь на треіше компенсируется уменьшением потерь с выходной скоростью. Для углов раскрытия а = 45...90 сопротивление плоского диффузора 1.10 снижается на 12...40% [23]. Применение системы ребер по схеме «в» дает аналогичные результаты.

В работе [43] предлагается использовать радиальные перегородки в коническом диффузоре (рис. 1.12), повышающие эффективность восстановления давления в диапазоне углов раскрытия канала a = 20...50 . Отрыв потока при этом ликвидировать не удалось, а эффект достигался за счет снижения потерь с выходной скоростью. Вторичные течения во внутренних углах в таком канале способствуют расширению потока в сторону стенок диффузора, причем локальные отрывные зоны сохраняются.

Возможность управления отрывом потока на «спинке» крыла с помощью перегородок различной формы показана в работе [45]. Установка перегородки, которая выступает за пределы пограничного слоя, позволяет локализовать начинающийся отрыв потока и ограничить его узкой областью (рис. 1.13).

В работе [26] использовались генераторы вихрей, обеспечивающие улучшение энергообмена в пристеночной зоне. Небольшие лопатки устанавливались на обтекаемой поверхности на входе в конические диффузоры со степенью расширения п = 4,0 и с углами раскрытия 8 а 30. На рис. 1.14 представлены данные по влиянию генераторов вихрей на коэффициент восстановления давления в различных диффузорах. Результаты экспериментов показали, что генераторы вихрей могут предотвратить отрыв потока и увеличить коэффициент восстановления давления в конических диффузорах с углами а 16.

Разделительные ребра и поворотные лопатки оказалась эффективными и в криволинейных диффузорных каналах, исследованных в работе [45]. Исходный вариант проточной части был выполнен из подводящего и отводящего участков прямолинейной формы, расположенных под углом 90. При визуализации течения наблюдались развитые отрывные зоны, показанные на рис. 1.15. Размеры отрывных зон соизмеримы с шириной подводящего канала.

Стенд для исследования влияния расхода пара в отбор на характеристики ступеней

Характерной особенностью рассматриваемых в работе элементов проточной части является неустойчивость параметров потока, особенно сильно проявляющаяся при переходе к отрывному режиму течения. Сравнение результатов, полученных на различных установках на режимах течения, близких к отрывным, затруднено, т.к. достаточно незначительного внешнего воздействия для перехода от безотрывного к отрывному режиму течения с резким изменением потерь энергии в канале. Конструкция моделей для аэродинамического эксперимента должна предусматривать возможность изменения геометрических характеристик диффузора при практически идентичных входных условиях. В работе для исследования влияния положительного градиента давления разработаны универсальные модели, позволяющие решать достаточно широкий круг научных и технических задач прикладной аэродинамики. Применение плоских диффузорных каналов снижает трудоемкость проведения эксперимента и позволяет получить практически любые значения положительного градиента давления. Последнее обстоятельство особенно важно для изучения закономерностей перехода от безотрывного к отрывному режиму течения, а также степени влияния различных факторов, характерных для проточных частей турбомашин. В первую очередь это влияние неравномерностей распределения параметров во входном сечении диффузора. Большой практический интерес представляет исследование сравнительной эффективности различных методов управления потоком, расширяющих зону безотрывного течения.

Для получения более полной и ясной картины сложного физического явления - перехода от безотрывного к отрывному режиму течения в конструкции установок предусмотрена возможность совмещения различных методов изучения параметров потока. В процессе экспериментов проводились измерения расхода, пневмометрические измерения, включая определение параметров потока зондами, измерения давлений через дренажи на обтекаемой поверхности, зондами -протяжками, микрозондами и трубкой Престона, а также визуализация течения, измерения пульсаций скорости, уровня шума и вибрации.

Практически важные результаты проверялись на осесимметричных моделях, выполненных с сохранением геометрического подобия, а также на натурных объектах. Влияние неравномерности параметров течения, возникающей в камерах отбора, исследовалась не только на плоских моделях, но и в проточной части экспериментальной турбины.

Учитывая накопленный опыт исследования диффузорных элементов проточных частей турбомашин на предотрывных и отрывных режимах течения, сформулируем требования к установкам экспериментального комплекса.

1. В конструкции должна предусматриваться возможность изменения значений положительного градиента давления в канале для заданных геометрических характеристик предвключенного участка и режимных параметров потока во входном сечении исследуемого участка.

2. В характерных сечениях канала должны быть выполнены дренажи и установлены зонды, необходимые для измерения распределения параметров потока.

3. Конструкция модели должна допускать возможность контролируемого изменения в процессе эксперимента поля скоростей перед исследуемым диффузором.

4. Экспериментальная установка должна включать в себя необходимое оборудование для организации управления пограничным слоем.

5. Система измерения экспериментального стенда должна обеспечить возможность совмещения различных методов экспериментального определения параметров течения, а также предусматривать возможность визуализации потока.

Испытания моделей диффузоров и турбинных решеток проводились на воздушной аэродинамической трубе открытого типа. Схема установки приведена на рис. 2.1. В зависимости от размеров моделей и исследуемых режимов, в качестве нагнетающего устройства использовалась одна из воздуходувок или компрессор типа "Eger". Схема установки и состав оборудования дают возможность проводить эксперимент в широком диапазоне скоростей потока и исследовать течение несжимаемой жидкости М 0,3...0,35, а также изучать влияние сжимаемости потока при околозвуковых и сверхзвуковых скоростях. Следует отметить, что переход в процессе проведения эксперимента с одного нагнетателя на другой не изменяет условия формирования потока перед входным сечением исследуемой модели.

Воздух подается по трубопроводу в успокоительный ресивер, на фланце которого крепится рабочая часть модели. Внутри ресивера закреплены два ряда сеток для выравнивания параметров потока в выходном сечении. Расход и давление воздуха регулируются вентилями на основном и на байпасном трубопроводах.

Расчетное определение зоны безотрывного течения в диффузорах

Основными задачами, которые должна дать возможность решать разрабатываемая методика являются: 1) определение режима течения в диффузорном канале заданной геометрии; 2) в случае отрывного режима течения - определение положения сечения, начиная с которого необходимо использовать активные методы воздействия на поток с целью расширения области безотрывного течения.

При расчете учитывается взаимодействие между внешним невязким потоком и пограничным слоем с одновременным определением режима течения по численным значениям критериев отрыва потока. Число таких критериев достаточно велико и для их определения практически во всех случаях необходимо определение интегральных характеристик пограничного слоя.

В таблице 3.1 приведены наиболее известные критерии, предлагаемые различными авторами, с указанием предельно допустимых для сохранения безотрывного режима численных значений, полученных в экспериментальных работах.

Принципиально важным для точного определения зоны безотрывного течения является выбор как самого критерия, так и его численного значения в сечении отрыва потока. Решение этой задачи путем экспериментального исследования привело к разбросу численных данных (см. табл. 3.1), что объясняется трудностями экспериментального изучения характеристик пограничного слоя в предотрывном состоянии, а также различием в условиях проведения экспериментов.

В работе [12] показано, что экспериментально на гладких поверхностях невозможно точно зафиксировать сечение отрыва из-за его нестационарного положения. Поэтому, говоря о сечении отрыва, будем понимать под этим понятием - сечение, где еще применимы положения теории пограничного слоя [15, 16, 17] и можно учесть его обратное влияние на внешнее течение с помощью толщины вытеснения 5 І. Следует отметить, что после достижения предотрывного состояния отрыв потока развивается на очень малом расстоянии и погрешность, в определении положения отрывной зоны не может быть большой

При расчете интегральных характеристик будем рассматривать течение несжимаемой жидкости в диффузорном канале с равномерным полем скоростей на входе и свободным выхлопом. Течение в диффузоре рассчитывается до точки смыкания пограничных слоев, т.е. до сечения, в котором еще существует квазипотенциальное ядро потока. Скорость в заданном сечении в ядре потока постоянна, а обратное влияние пограничного слоя учитывается с помощью толщины вытеснения 5 j. Пограничный слой турбулентный, жидкость несжимаема.

В зоне развитого отрыва характеристики течения не определялись, т.к. задачей этой части работы является выбор приемлемого критерия отрыва и расчетное исследование влияния геометрических параметров на зону безотрывного течения. Принятые допущения в значительной степени облегчают расчетное исследование и позволяют охватить практически все случаи возникновения отрыва в диффузорных элементах турбомашин. Кроме того, указанный подход дает возможность разработать инженерную методику расчета этих элементов с введением эмпирических поправок, отражающих особенности течения жидкости в каждом конкретном случае.

Для расчетов был выбран интегральный метод, позволяющий достаточно точно определить численные значения критериев отрыва и, следовательно, оценить режим течения.

Закономерность развития интегральной толщины потери импульса пограничного слоя на стенке канала определяется интегралом уравнения Кармана: 5ГЛзКе Со +А6 jcf dx где 8 І - толщина потери импульса, С; - скорость на внешней границе пограничного слоя, Xj - продольная координата; 5 0 - толщина потери импульса в сечении х0, х0 - начало рассматриваемого участка, Ai -г Ag -эмпирические коэффициенты.

Применение активных методов управления потоком перед диффузорным каналом

Заметное увеличение AG и ДА, с ростом g также подтверждает существование положительного эффекта от применения отсоса перед входным сечением. Действительно, при уменьшении зоны отрыва происходит снижение сопротивления канала, что при постоянном отношении давлений є2 неизбежно ведет к росту скорости во входном сечении и увеличению расхода. Как видно из рис. 4.9, при интенсивности отсоса g = 0,035 для n = 2,6 расход увеличивается почти на 18%, а X возрастает почти на 35% по сравнению с течением в канале без отсоса во входном сечении. Увеличение скорости перед входным сечением также подтверждается изменениями профиля скорости для сравниваемых режимов (кривые 2 и 3) (рис. 4.10).

Авторы [132], анализируя влияние формы эпюры скоростей на переход от безотрывного к отрывному режиму течения, отмечают, что управление формированием профиля скорости на входе в диффузор может влиять на его аэродинамическую эффективность. Для этого предлагается использовать направляющие ребра, турбулизаторы [45,26]. Результаты экспериментального исследования, описанные в разделе 4.1, позволяют сделать вывод, что с этой же целью может быть использован вдув в пристеночную зону течения перед входным участком диффузора (см. рис. 4.8).

Визуализация течения показала, что при вдуве через щель в направлении нормали к обтекаемой поверхности слои жидкости, обладающие малым количеством движения (пограничный слой) сносились от стенки в ядро потока.

При этом уменьшалось эффективное проходное сечение канала с поджатием основного потока в сечении вдува. Одновременно перед входным сечением образовывалась вихревая структура, формирующая поле скоростей потока на входе в диффузор. Организация вдува по направлению нормали к обтекаемой поверхности приводила к появлению локальной зоны отрыва, однако под действием отрицательного градиента давления на некотором расстоянии от щели вдува происходило ускорение потока с присоединением его к стенке. Толщина образовавшегося пограничного слоя в горле в этом случае оказывалась меньше, чем в канале без вдува. Полученные результаты при вдуве сравниваются с распределением скоростей в том же сечении при отсосе пограничного слоя, а также с профилем скорости в канале без аэродинамического воздействия (см. рис. 4.10) для одинаковых значений п и Є2 Исследование влияния условий входа на характеристики плоских диффузоров показало, что восстановление давления [24,1] возрастает при увеличении интенсивности турбулентности основного потока на входе. Особенно благоприятное влияние оказывают вихревые структуры высокой интенсивности. Кроме того, было показано, что расположение в центральной части канала области течения с пониженным количеством движения также увеличивают восстановительную способность диффузоров. Однако, как показали исследования, влияние таких областей неоднозначно.

При слабовозмущенных профилях типа следа на входе в канал переход к отрывному режиму затягивается, и коэффициент восстановления давления растет. Сильно возмущенный профиль приводит, наоборот, к более раннему отрыву, чем в случае равномерного поля скоростей на входе. Результаты исследований [132,1,24] указывают на то, что, при изменении формы профиля скорости и степени турбулентности на входе в диффузорный канал можно достичь существенного улучшения его характеристик.

Характер изменения профиля скорости перед входом в диффузор зависит от вида используемого воздействия. Так, отсос приводит к ускорению потока и уменьшению толщины пограничного слоя по сравнению с невозмущенным течением. При вдуве происходит деформация исходного профиля скорости с ускорением потока у стенки, противоположной щели вдува. Характерный провал в профиле скорости, обусловленный предшествующим локальным отрывом, сохраняется на некотором расстоянии вниз по потоку.

Влияния струи, вдуваемой по нормали к основному потоку (см. рис. 4.8), отражают зависимости С,п (п) и AG (п) для є2 0.970 при относительном расходе через щель т0 = 0.023 (см. рис. 4.8 т0 = m/G , где т - масса вдуваемого газа, a G — расход через канал без применения вдува и отсоса). Увеличение эффективности от применения вдува наблюдается при п 1,5. Коэффициент полных потерь п уменьшается на 4.5% для п = 2,0, а при увеличении степени расширения до n = 2.6 -на 8%. При п 1.5 вдув практически не влияет на эффективность диффузора, а увеличение расхода AG для всех степеней расширения практически равно количеству вдуваемого воздуха (см. рис. 4.8).

Следует отметить, что вдув дает некоторый выигрыш в эффективности для степени расширения n = 2,0, т.е. для оптимальной степени расширения диффузорного канала. При организации вдува через более удаленную от горла щель положительный эффект сохранялся. Так, для степени расширения n = 2,6 при расходе m0 = 0.023 коэффициент полных потерь Qn уменьшается на 6%. Таким образом, расстояние от входного сечения диффузора до щели вдува, в меньшей степени влияет на изменение характеристик диффузора, по сравнению с применением отсоса. Это обстоятельство расширяет возможные варианты применения вдува потока для увеличения эффективности реальных диффузорных каналов проточных частей турбомашин.

Похожие диссертации на Разработка методов воздействия на режим течения и потери энергии в каналах комбинированных турбоустановок