Введение к работе
Актуальность работы. МаЛОрЗЗМерШв ТурбИНЫ ЯВЛЯЮТСЯ НЗДеЖНЫ-
ми, высокоскоростными, малогабаритными приводами различных агре- ; гатов. устройств и инструментов. Практика создания и использоеэ- ' кия малоразмерных осевых ступеней настойчиво выдвигает задачи повышения эффективности работы осноеных элементов проточной части с одновременным упрощением технологии производства лопаточных аппаратов и ступени в целом. Достаточно отметить, что КПД осевых ступеней, применяемых в настоящее Еремя, в осноеном, не превышает 20 ,. а процесс изготовления лопаточных аппаратов решеток очень [ трудоемкий и сложный.
Очень важное значение в одно - или двухступенчатом вариантах малоразмерных турбин приобретает эффективность работы решетки < соплоеого аппарата, так как весь перепад давления ( или почти | весь) срабатывается в ней. Повышение эффективности работы сопло- і вой решетки малоразмерной турбины на 10% приводит к увеличению....! КПД есєй ступени также на 10%.
В малоразмерных осевых ступенях используются круговые реактивные решетки, состоящие из коротких аэродинамических профилей, чаще - из цилиндрических прямолинейных каналов постоянного сечения или из плоских лопаток постоянной высоты. Малые размеры проходных сечений таких сопл, большая неравномерность потока течения і з них, толстый пограничный слой, относительно большая толщина вы- ходных кромок лопаток делают невозможным разделение потерь нз составляющие,а значит, не позволяет достаточно полно отразить ха- ' рактер рабочего процесса е сошюеых каналах. Это порождает трудности в анализе повышения КПД соплоеого аппарата. Учитывая эти особенности, можно рассматривать только суммарные потери в со-плоеых решетках.
При аналитическом методе определения суммарных потерь принято считать, что течение в микросоплах аналогично течению в соплах полкорззмерных турбин. Однако очевидно, что особенности мик-роканзлоЕ не позволяют использовать существующие методы расчетов без учета их степени точности, определенной в сравнении с опытными данными, полученными для соплоеых решеток, если эти малоразмерные решетки отличаются формой сопел.
ГГпа Аґіллилосішіплп ттпт/ихаиоит/а hq їїАлаомспиггУ nrwrпп-dliv haoduy
решеток, составленных из аэродинамических и плоских лопаток, вы-
полненных по традиционной и упрощенной технологиям, необходим теоретические и экспериментальные данные, позволяющие произвес: оценку методов расчетов основных характеристик сопоставляемых ее иловых аппаратов.
ц&ль работы. Анализ расчетно-теоретических методов опреди
ления основных характеристик малоразмерных осевых сопловых ре
шеток с экспериментальными данными в сопоставимых условиях. Полз
чение сравнительных экспериментальных данных для сошюеі
аппаратов, составленных из плоских и аэродинамических лопатої
имеющих различные углы выхода каналов из решетки при различи;
режимах работы. Получение опытных коэффициентов и разрзботі
рекомендаций по практическому применению и совершенствованию мш
.. рокотал рясомятрітняемцт тітгторяамвров. .
Методы исследования.РаСЧеТНО-ТаореТИЧйСКОе 0ПрЄДЄЛЄНИЄ ЗНЄ]
гетических,.расходных_и кинематических характеристик соплоеых ~аі паратов, составленных из разных по форме сопел методами, осноезі ними на дифференциальном варианте решения задачи. При этом зада' для микросопел решается ДЕумя путями: і когда коэффициент тр< ния е каналах определяется по характеристикам пограничного слоя посредством решения уравнения Дарси-ВейсОаха. Дренирование торці вых поверхностей соплоеых каналоЕ с различной геометрической фоі мой. Опытная продувка круговых соплоеых решеток на эксперте! тзльном стенде и определение действительных характеристик иселі дуемых решеток.
Научная новизна. ПОЛуЧвНЫ ЗКСПЄрИМЄНТаЛЬННЄ ЗаВИСИМОСТИ О-
ноеных энергетических, расходных и кинематических характерист:
сопловых аппаратов от осноеных геометрических и газодинамическ:
параметров. Выявлена реальная картина течения потока в соплоеі
каналах с суживающимся и постоянным сечением. Определена степе:
сходимости экспериментальных и расчетно-теоретических результ
toe. Предложена обобщающая характеристика реактивных решеток, о
- рзжзющзя_кзііедтво_і!ормц_сішла_, : _. _..
Практическая ценность. РвЗуЛЬТЗТЫ рЗбОТЫ МОГУТ бЫТЬ ИСПОЛ
зованы для оптимального Еыбора осноеных геометрических и режими параметров соплоеых решеток осевых малоразмерных турбин. Они пр
дставлены в еидє основных зависимостей ^ =/(М1 ), ц = /^міад^' а15ф = /(М1ад ), .^ = /(М1ад ) для каждого типа исследуемых соп-лоеых аппаратов. С помощью комплексной характеристики, выражающей приведенный момент jl , можно быстро и надежно определить качество сопловых аппаратов с суживающимися и постоянного сечения каналами е широком диапазоне режимных параметров. Используя еыяе-ленную неравнозначность картины течения в соплах разной формы, выработаны методы повышения КПД для заданных условий работы.
Внедрение работы в промышленность. ПОЛучеННЫб рвЗуЛЬТЗТЫ
нашли применение для разработки сопловых лопаточных аппаратов осевых малоразмерных турбоприводов различных агрегатов и устройств (турбофреверные и турбосЕерлильные агрегатные голоеки, турбсшлифовзльные машинки, турбоэмульгатор судоеых топливных систем). Предложено новое техническое решение: конфузорно-диффузор-нзя решетка для судовых реверсивных ГТД. Конструкщга и механизмы внедрены на А.О.Дальзаводе, А.О.Эре, в А.О.Приморкрайстрой.
і автор защищает. Обоснование выбора расчетных методов определения потерь энергии, расхода и угла выхода потока из решетки в сопловых микроканалах с разной геометрической формой. Результаты расчетов и экспериментов по определению потерь энергии, расхода к угла Еыхода потока из решетки при различных углах установки лопаток в широком диапазоне режимных параметров. Результаты анализа расчетов и экспериментов. Принцип работы конфузорно-дафузорной решетки судового осєеого реверсивного ГТД.
Апробация работы. ВСГфОСЫ, рЗССМОТрЄНШЄ Е ДИССЄРТЗЦИИ, Об-
суздены е докладах на Всесоюзном координационном совещании, (г. Винница, 1983 г.), отраслевой научно-технической конференции по по судовой энергетике, (г.Владивосток, 1985 г.), научно-техничес-кой конференции ДВІШ, (г.Владивосток, 19S3 г.), юбилейной научно-технической конференции ДВГТУ,( г.Владивосток, 1993 г.).
Основные публикации. РеЗуЛЬТЭТЫ рабОТЫ ОПубЛИКОЕЗНЫ И ИЗЛО-
:кекы в 4. печатных работах, 2 отчетах по НИР. Получено авторское свидетельство на ноеоє техническое решение в области судового
- б -
оа-ьем работы. Диссертационная работа состоит из введешь семи тлав, выводов, содержит JLY&Tp. машинописного текста, 1С иллюстрации, 5 таблиц, список используемой литературы, вклшаквд 68 наименований.