Введение к работе
Актуальность работы: Исследованию рабочего процесса в нзппяв-ляющгас аппаратах (НА) лопастных гидромааин посвящено значительное число экспериментальных и расчетно-теоретических работ. Высокий интерес к данной проблеме определяется превде всего важной, а в ряде случаев превалирующей,ролью этих устройств' в формировании и регулировании потока на входе в рабочее колесо (РК) паротурбины (ГТ), либо следушую ступень многосекционных насосов и безлопаточную часть отвода одноступенчатых насосов соответственно.
В настоящее время в целом достигнут достаточно высокий уровень эксплуатационно-технических показателей гидромаяин. Требования дальнейшего совершенствования их показателей качества и работоспособности выдвигают задачи более детального изучения гидродинамических свойств неподвижных решеток и на этой базе отрабоиот методик их оптимального проектирования.
В частности, для НА ГТ с поворотными лопатками сохраняет научный и практический интерес задача создания такого профиля лопатки, который обеспечивал бы, помимо прочего, самозакрытие данного рабочего органа при отказе системы регулитования посушеству во всем реально возможном диапазоне изменения режимных параметров ГГ.
Является также важным уточнить силовые и моментные характеристики таких НА путем применения наиболее совершенных гидродинамических методов расчетного определения полей скоростей и давления в межлопаточных каналах. Кроме того, использование здесь таких методов расчета позволяет без проведения Физического эксперимента получить достоверную информацию о параметрах потока перед РК, необходимую пш последующем решении для него соответствующей гидродинамической задачи,
В отношении НА насосов весьма существенной является проблема снижения гидравлических потесь в процессе восстановления статического давления за РК, Это особенно важно в связи с тем,что гидродинамические качества отводящих устройств насосов в значительной меое, а во многих случаях в преобладающей степени, определяют уровень гидравлического КПД насоса и оптимальный режим его работы.
Уже приведенный, далеко не полный, перечень проблем для неподвижных решеток гидромашин указывает на актуальность задачи возможно более детального исследования гидродинамических характеристик НА и последующего их улучшения.
Цеідю работы является анализ особенностей пространственного обтекания решеток НА гидромааин и выработка рекомендаций по их проектированию с улучшением их гидродинамических качеств.
Дня достижения сформулированной цели необходимо:
применить современный высокоэффективный метод расчетного исследования течений в лопастных системах гидромашин, в качестве которого использовано решение прямой трехмерной гидродинамической задачи по методу МЭИ (ШГЗ МЭИ);
подтвердить высокую степень адекватности расчетных по ПТГЗ МЭИ и опытных данных для неподвижных решеток гидромашин;
установить характерные особенности пространственного потока в радиальных НА ГГ, а также в НА осевого и центробежного насосов;
применить ПТГЗ МЭИ прогнозирования повышенных энергетических показателей НА насосов.
Научная новизна диссертационной работы состоит в следующем:
впервые расчетный метод ПТГЗ МЭИ применен для систематического изучения пространственных течений в НА гидромаїшг с подтверждением высокой степени достоверности получаемых результатов;
установлены интенсивности, области развития и характерные особенности трехмерного обтекания НА гидромашин исследованных типов;
изучены и даны оценки влияния на гидравлические поля скороотей в радиальном НА быстроходной диагональной ГТ изменения таких основных геометрических параметров, решетки, как .угла установки, числа лопаток и их высоты;
определены уточненные силовая и моментлая характеристики радиального НА ГТ;
дана оценка потерь трения для НА насосов осевого и центробежного типов и подтверждена возможность повышения их энергетических показателей и "выправляющей" функции;-
— выработаны отдельные рекомендации по проектированию лопаток НА с улучшением их гидродинамических качеств. Практическая ценность работа:
пакет прикладных программ (ПШІ) численного решения ПТГЗ МЭИ адаптирован применительно к неподвижным решеткям гидромашин;
разработаны подпрограммы расчета ситовых и моментных характеристик НА, а также вычисления коэффициентов трения, использующие результаты численного решения ПТГЗ МЭИ;
получены модификации НА насосов с прогнозно улучшенными
- 5 -энергетическими совйствами.
Достоверность полученных результатов подтвервдается:
применением широко апробированного современного метода расчета пространственных течений в РК гидромашин - ПТГЗ МЭИ;
вполне удовлетворительным согласованием скоростей и давления на лопатках НА как турбин, так и насосов.
Внедрение результатов работи:
подпрограммы расчета силовых и моментных характеристик НА, а также потерь на трение в них внедрены и используются в САПР гидромашин кафедры Гидромеханики и гидромашин (ГГМ) МЭИ;
разработанные рекомендации применяются в НИР кафедры ГГМ МЭИ при модернизации и проектировании новых эффективных НА насосов.
Апрбацкя работи. Основные результаты докладывались и получили положительную оценку на:
- научных семинарах кафедры Гидромеханики и гидромашин МЭИ в
]989-92гг.;
- Руспубликанской научно-технической конференции "Математическое
моделировпние и пычислительшй эксперимент для совершенствования
энергетических я транспортных турбоустановок в процессе исследова
ния, проектирования, диагностирования и безопасного функциониро
вания", г.Змиев, 1991 г.
Публикации. По материалам диссертации опубликованы тезисы доклада на указанной выше научно-технической конференции.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и списка использованных источников . Общий объем работы 166 стр., в т.ч. 100 стр. маиинописного текста, 99 рисунков , 5 таблиц, 150 наименований литературных источников.
