Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Обзор литературных данных 9
1.1. Конденсация влаги в решетках турбомашин 10
1.2. Движение влажно-парового потока в решетках турбомашин 18
1.3. Коррозионный и эрозионный износ в турбомашинах 23
1.4. Внутриканальная сепарация влаги из проточных частей паровых турбин 26
1.7. Периферийное влагоудаление в паровых турбинах 36
1.8. Разрушение влаги в проточных частях паровых турбин при помощи вдува пара 40
1.8. Постановка задачи на исследование 42
Глава 2. Методика исследований 44
2.1. Тепловая схема экспериментальной установки 44
2.2. Рабочая часть и исследуемый объект 49
2.3. Методика измерений
2.4.1. Принцип измерения полей скоростей капель 57
2.4.2. Описание метода PTV 58
2.4.3. Описание алгоритма обработки PTV 59
2.4.4. Методика определения характеристик частиц методом PTV 61
2.5. Численное исследование течения влажного пара 64
2.5.1. Краткое описание модели турбулентности 66
2.5.2. Краткое описание модели Mixture 67
2.5.3. Краткое описание модели DPM 68
2.5.4. Краткое описание модели EWF 71
2.6. Оценка погрешностей измерений 75
Глава 3. Экспериментальное исследование эффективности внутриканальной сепарации в сопловой рештке 77
3.1. Выбор положения сепарационных щелей на профиле 77
3.2. Результаты исследования эффективности сепарации 84
Глава 4. Исследование влияния внутриканальной сепарации на поток капель с использованием методов лазерной диагностики 103
4.1 Результаты исследования структуры потока капель методом PIV 103
4.2. Результаты исследования структуры потока капель за сопловой турбинной решткой методом PTV 107
4.3. Визуальный анализ картины потока за плоской сопловой турбинной решткой с системой внутриканальной сепарации 121
4.4. Влияние внутриканальной сепарации на количество крупных капель за сопловой турбинной решткой 124
Глава 5. Некоторые предположения об особенностях процесса сепарации пароводяной смеси из межлопаточного канала 131
5.1. Движение влажно-парового потока в межлопаточном канале плоской сопловой турбинной рештки 131
5.2. Исследование влияния параметров внутриканальной сепарации на парокапельный слой 134
Выводы по работе 146
Список используемой литературы 148
- Движение влажно-парового потока в решетках турбомашин
- Методика измерений
- Результаты исследования эффективности сепарации
- Влияние внутриканальной сепарации на количество крупных капель за сопловой турбинной решткой
Введение к работе
Актуальность работы
Применение различных систем эвакуации влаги из проточной части
является одним из наиболее перспективных методов повышения наджности и
экономичности элементов турбомашин, работающих в области влажного пара.
Уменьшение количества жидкой фазы и диаметров капель в ступенях паровых
турбин приводит к уменьшению эрозионного износа, уменьшает заброс
частоты вращения ротора при сбросе нагрузки, снижает пульсации параметров
парового потока, повышает эффективность работы лопаточного аппарата и
выходных патрубков. Проблемы повышения технико-экономических
характеристик турбомашин и их элементов, работающих в области влажного пара, особенно актуальны в связи с проектированием паровых турбин большой мощности и интенсификацией развития атомной энергетики.
К настоящему моменту накоплен огромный опыт исследований в области влажно-паровых потоков в целом и процессов влагоудаления в частности. Однако многие важные вопросы, как практические, так и теоретические, изучены недостаточно. Выбор положения сепарационных щелей на профиле лопатки должен основываться на распределении параметров влаги в проточных частях паровых турбин характеристик влажно-паровых ступеней. В связи с этим существует необходимость достаточно точного моделирования движения жидкой фазы, е взаимодействия с поверхностью лопаток, возникновения и течения водяных плнок.
Воздействие внутриканальной сепарации на поток в турбинной ступени
изучено недостаточно. Проведение исследований в этой области позволит
получить результаты необходимые для совершенствования систем
внутриканального влагоудаления с целью повышения эффективности и надежности лопаточного аппарата турбин, работающих в области влажного пара.
В диссертации представлены результаты расчетно-экспериментального исследования влияния геометрии, положения и количества щелей отбора влаги на вогнутой поверхности лопатки на характеристики жидкой фазы за сопловой турбинной решткой для различных начальных влажностей и скоростей потока в канале.
Работа выполнена в лаборатории оптико-физических исследований кафедры Паровых и газовых турбин ФГБОУ ВО «НИУ «МЭИ».
Цель работы:
Экспериментальное определение влияния внутриканальной сепарации в сопловых решетках ступеней паровых турбин на характеристики жидкой фазы в диапазоне начальных влажностей пара перед решеткой и скоростей потока в канале.
Объект исследования:
Плоский пакет сопловых лопаток, с сепарационными щелями, расположенными на вогнутой поверхности, моделирующий профиль сечения лопатки последней ступени мощной паровой турбины.
Основные задачи работы:
-
Разработать и реализовать методику проведения экспериментального исследования влажно-парового полидисперсного потока в сопловой турбинной решетке с учетом формирования и движения водяной плнки на поверхности межлопаточного канала и провести необходимые расчеты с применением CFD пакета ANSYS Fluent.
-
Определить влияние расположения и формы сепарационных щелей на поверхности профиля на эффективность влагоудаления с учетом влажности и скорости основного потока.
-
Получить экспериментальные результаты по влиянию перепада давления на сепарационной щели на эффективность сепарации на модельной сопловой решетке.
-
Определить влияние внутриканального влагоудаления на характеристики влажно-парового потока за сопловой решткой с использованием современных методов лазерной диагностики.
-
Разработать рекомендации по повышению эффективности систем сепарации влажно-паровых турбин.
Научная новизна работы:
-
Разработана и реализована методика экспериментального исследования влияния внутриканального влагоудаления на характеристики жидкой фазы за сопловой турбинной решеткой с применением системы лазерной диагностики «ПОЛИС», которая позволяет определять параметры дискретных частиц, не внося искажений во влажно-паровой поток.
-
Получены экспериментальные данные по влиянию внутриканального влагоудаления на характеристики капельного потока за изолированной сопловой турбинной решеткой при значениях скорости и начальной влажности основного потока, характерных для направляющих решеток последних ступеней мощных паровых турбин.
-
Впервые экспериментально получена структура потока жидкой фазы непосредственно в межлопаточном канале сопловой турбинной рештки.
Практическая ценность проведенных исследований:
Результаты исследования, проведенного в данной работе, позволяют повысить эффективность систем внутриканальной сепарации с точки зрения уменьшения расходов пара и увеличения расхода жидкости, отводимых из потока, сформулировать рекомендации по проектированию. Результаты экспериментов необходимы для проведения валидации расчетных моделей и методов расчета течения влажного пара.
Достоверность и обоснованность полученных обеспечивается:
отработкой методики проведения эксперимента, сопоставлением результатов, там, где это возможно, с результатами других исследователей; применением современных аттестованных измерительных устройств и апробированных методик измерений; выбором параметров потока и режимных параметров максимально приближенных к условиям работы последних ступеней паровых турбин.
Апробация работы:
Основные результаты настоящей работы докладывались на следующих научно-технических конференциях, симпозиумах и семинарах:
Международные научно-технические конференции студентов и аспирантов «Радиоэлектроника, электротехника и энергетика». ФГБОУ ВО «НИУ «МЭИ», Москва (2012, 2013, 2014, 2015 гг.);
Конференция молодых специалистов инженерно-технических служб ОАО «СИЛОВЫЕ МАШИНЫ». ОАО «Силовые машины», Санкт-Петербург (2012, 2014, 2016 гг.);
11th European Conference on Turbomachinery - Fluid Dynamics and Thermodynamics. Madrid, 2015.
Газодинамический семинар кафедры Паровых и газовых турбин НИУ «МЭИ», 2017 г.
Заседание кафедры Паровых и газовых турбин, НИУ «МЭИ» , 2017 г.
На защиту выносится:
-
Методика проведения эксперимента с применением лазерной диагностики, на основе алгоритма PTV, для исследования систем внутриканального влагоудаления в по ли дисперсном влажно-паровом потоке в элементах проточных частей турбомашин.
-
Результаты экспериментальных исследований влияния внутриканальной сепарации на характеристики жидкой фазы за сопловой турбинной решткой в широком диапазоне начальных и режимных параметров.
-
Результаты экспериментальных исследований структуры влажно-паровго потока в канале и за сопловой турбинной решткой.
Публикации:
По результатам диссертационной работы было опубликовано 8 печатных трудов, в том числе 4 статьи в журналах, входящих в перечень ВАК РФ, а также 4 докладов на научно-технических конференциях.
Структура и объём диссертации:
Диссертационная работа состоит из введения, четырх глав, выводов по проделанной работе и списка литературы. Работа изложена на 155 страницах машинописного текста, содержит 84 рисунка, 1 таблицу и список литературы из 65 наименований.
Движение влажно-парового потока в решетках турбомашин
Диапазоны зон I–III по 0 различаются в зависимости от положения щели на профиле и зависят от геометрических характеристик канала, параметров основного потока в нм и режима течения плнки в области щели. Причиной появления зон различного влияния начальной влажности на расходы удаляемой жидкости является механизмы течения плнки по поверхности лопатки и срыва влаги с е поверхности. В зоне I унос жидкости с поверхности плнки компенсируется оседающими на не не каплями. В зоне II количество сорванной влаги превышает прирост расхода в плнке [33]. В зоне III процесс уноса влаги с поверхности плнки пропорционален увеличению расхода в ней за счет оседания капель. В связи с этим количество удаляемой жидкости для зон III и II зависит от критического расхода водяной плнки на поверхности лопатки в области расположения сепарационной щели.
Проведнные в [32] опыты показали крайне малое воздействие предвключенной щели на количество удаляемой жидкости через щель, расположенную ниже по потоку (рисунок 1.11, в). Это связано с характером движения плнки и е взаимодействием с оседающей влагой и основным потоком [22]. Эти параметры определяют оптимальное расстояние между сепарационными щелями. Стоит отметить, что в этих исследованиях перепад давлений на щелях был достаточно велик и не изменялся в ходе экспериментов, в то время как перепад давления определяет режим течения пароводяной смеси через щель и оказывает существенное влияние на количество сепарируемых жидкости и пара.
Максимальной эффективностью среди щелей на спинке профиля обладает щель 3 (рисунок 1.11, в), расположенная вблизи горла решетки. Это связано с процессами отражения влаги от вогнутой поверхности профиля и большой толщиной пограничного слоя в этой области, благоприятствующей увеличению критического расхода в плнке. Наименьшее количество жидкости удаляется через щель 4, перед которой происходит срыв плнки со спинки лопатки под воздействием кривизны профиля. На вогнутой поверхности максимальные значения количества удаляемой влаги соответствуют щелям 6 и 7. Важно понимать, что эффективность влагоудаляющих щелей существенно зависит от режима работы паровой турбины и геометрии е проточной части. Поэтому расположение сепарационных щелей на поверхности профиля целесообразно выбирать, основываясь на результатах предварительного численного моделирования с последующей верификацией, полученных данных. Существование критического расхода водяных плнок было определено опытами [34] в которых была определена эффективность сепарационных щелей, выполненных заподлицо с поверхностью профиля, и щелей с козырьком 1–1,5 мм над поверхностью лопаток (рисунок 1.12). Количество сепарируемой через эти щели жидкости оказалось одинаковым. Щели с козырьком позволяют полностью сепарировать плнку, но существенно увеличивают профильные потери. В то же время расход жидкости сепарируемой через щели, выполненные заподлицо, может существенно меняться в зависимости от перепада давлений на них и на некоторых режимах не вся влага удаляется с поверхности лопатки [35].
Эффективность внутриканальной сепарации в значительной степени зависит от относительного шага решетки = [1, опыты МЭИ]. Согласно результатам экспериментов уменьшение от 1,0 до 0,5 приводит к увеличению эффективности влагоудаления (рисунок 1.13). В зависимости от положения щели на профиле лопатки коэффициент сепарации может возрастать более чем в 2 раза. Это происходит за счет снижения количества влаги, пролетающей канал без взаимодействия с лопатками, изменения режима течения жидкой плнки и увеличения е критического расхода. Изменение относительного шага изменяет эффективность щелей, расположенных вдоль профиля лопатки, и траектории капель в канале. При 0,5 коэффициент сепарации для щелей 7 и 8 (рисунок 1.13) практически одинаков, а на спинке максимум перемещается от щели 3 к щели 4. Это происходит за счет сдвига границы зоны сепарации отраженной влаги в сторону входной кромки.
Стоит отметить, что отклонение относительного шага от оптимального значения может существенно снизить экономичности турбинной ступени. Поэтому повышения эффективности сепарации целесообразно добиваться путм изменения геометрии профилей для увеличения количества оседающих капель и расхода жидкой плнки.
Методика измерений
В середине пакета устанавливалось три лопатки со щелями длиной 20 мм, расположенными по середине высоты лопатки (вне концевых областей). На каждой лопатке выполнялись две щели, геометрические характеристики которых представлены на рисунке 2.7. Для щелей такой геометрии, как было показано в параграфе 1.5 главы 1, характерен наименьший расход отсасываемого пара. Кроме того в работе [50] было проведено подробное исследование влияния формы сепарационных щелей на характеристики внутриканального влагоудаления. Результаты экспериментальных исследований показали, что использование щелей, выполненных под углом 90 к образующей профиля сопловой лопатки, позволяет минимизировать расходы отсасываемого пара и является оптимальным с точки зрения эффективности сепарации. Места расположения щелей были выбраны в результате анализа результатов численного моделирования влажнопарового потока в исследуемом канале, который будет произведн в следующей главе. Каждая щель отводит пароводяную смесь в отдельную камеру в лопатке.
На рисунке 2.9 представлена схема экспериментального стенда КВП-1 с установленной рабочей частью и подключнной системой эжекторов и мерных баков-сепараторов. Пароводяная смесь, сепарируемая через щели, попадает в камеры внутри лопатки и оттуда направляется в измерительный бак-сепаратор с эжектором. В этом баке влага оседает, а отсасываемый пар попадает в эжектор.
В ходе эксперимента измеряются следующие величины: 1. Давление полного торможения перед входом в рештку P0 (рисунок 2.10). 2. Температура полного торможения перед входом в рештку Т0 (рисунок 2.10). 3. Статическое давление за решткой Рі по шагу на торцевой поверхности пакета на расстоянии 10 мм от выходного сечения (рисунок 2.10). 4. Степень влажности на входе в рештку у0. 5. Давления в сепарационных камерах Рк (рисунок 2.10). 6. Статические давления в сечениях щелей Рстщ на расстоянии 15 мм от бандажа (рисунок 2.10). 7. Расход воды, поступающей в баки-сепараторы СЖсеп (рисунок 2.9). 8. Расход горячей воды после водоструйных эжекторов GrB (рисунок 2.9). 9. Температуру воды на входе (tXB) и выходе (trB) из эжекторов (рисунок 2.9). Режим сепарации определялся перепадом давлений на щель = Pк / Рст.щ, а режим течения в рештке = Pi / Р0 (Ми). Давления до и после рештки, в сечениях щели и сепарационных камерах измеряются с помощью вакуумметра (ВО 1227, класс точности 0,15) после продувок воздухом измерительных линий и зондов. Проведение продувки и применение вакуумметра предотвращает попадание пара и жидкости в измерительные тракты и обеспечивают получение достоверных опытных данных. Температура полного торможения (Т0) перед исследуемым объектом измерялась с помощью зонда (см. рисунок 2.10), в котором была установлена термопара КТХК02.01-С10-И-1,0-1000/2000, передающая сигнал на измерительный комплекс МІС-300М [51].
Расход отсасываемого эжектором из бака-сепаратора пара определялся из уравнения теплового баланса водоструйного эжектора: где псеп – энтальпия насыщенного пара при давлении в сепараторе; ср -изобарная тепломкость; Gncen - расход пара, отсасываемого эжектором.
Наличие перепада давлений на щель приводит к тому, что массовое соотношение расходов воды и водяного пара поступающего в щель из проточной части рештки и в сепараторе (см. рисунок 2.9) различно, причем направление фазовых переходов зависит от процесса расширения. В нашем случае процесс идет практически с полной потерей скоростного напора и, следовательно, может считаться изоэнтальпийным (h = const). При таком расширении происходит вскипание жидкости и е массовое содержание в потоке уменьшается, причм, чем больше перепад давления на щель, тем больше жидкости переходит в пар. Измерения Жсеп и псеп происходят в сепараторе, поэтому для определения истинных расходов необходимо вводить поправку. Для процесса, происходящего при постоянной энтальпии справедливы следующие соотношения: Gncen + Сжсеп = Gn + Сж, (2-3) где Ьж, hп - энтальпия воды и пара перед влагоудаляющей щелью;/гЖсеп -энтальпия воды в сепараторе; СЖсеп, Gncen - расходы води и пара, измеренные в сепараторе; Сж, Gn - истинные расходы жидкости и пара. В этой системе двух уравнений неизвестными являются две величины Сж и Gn, которые легко определяются решением этой системы. Для определения жсеп и псеп достаточно знать давление в сепараторе, так как среда там находится в состоянии насыщения. Параметры перед щелью (Ьж и hп) определялись как параметры насыщенных воды и пара при давлении равном статическому давлению на профиле в месте расположения влагоудаляющей щели. Величина поправки существенно зависит от отношения статических давлений на щель и не зависит от формы щели, кроме того е значения заметны только для 0,7 [19, 36]. В рассматриваемых в работе диапазонах параметра величина поправки составляла: Gп = 0,56 % и вж = 1,5 % для = 0,70,8; Gп = 0,45 % и вж = 1 % для = 0,80,9; Gп = 0,32 % и вж = 0,5 % для = 0,91.
Результаты исследования эффективности сепарации
Изучение внутриканальной сепарации требует обоснованного выбора расположения сепарационных щелей на профиле сопловой лопатки. Для этого необходимо иметь представление о картине потока частиц жидкой фазы в исследуемом канале. Особенно важными являются данные о формировании водяной плнки и распределении е параметров на поверхности профиля. Экспериментальное изучение этих процессов достаточно долгий и трудомкий процесс со сложной методикой проведения исследований. Применение расчетных методов позволило бы существенно быстрее оценить структуру движения влаги в сопловой рештке, а так же получить представление о характере образования и течения жидкой плнки на поверхности лопаток.
Для определения оптимального положения сепарационных щелей на профиле исследуемой сопловой лопатки был произведн расчет по алгоритму, разработанному и апробированному на кафедре ПГТ (см. раздел 2.6). Данная методика позволяет моделировать движение частиц жидкости, формирование и течение плнки в каналах различной геометрии. Моделирование проводилось при начальной влажности пара y0 = 3 %, теоретическом числе Маха за решткой M1t = 0,78 и давлении полного торможения на входе в рештку P0 = 40 кПа. Выбранные для расчета параметры хорошо согласуются с условиями работы периферийных сечений последних ступеней паровых турбин [60, 61, 62], где влажность пара может достигать 30 %, при этом доля крупнодисперсной влаги не превышает 10 %. В результате расчета были получены траектории движения капель в рештке и параметры плнки на поверхности сопловой лопатки.
На рисунке 3.1 представлены траектории движения крупнодисперсных капель различных диаметров в канале. Эти данные позволяют сделать некоторые выводы о характере движения крупной влаги и ее оседании на поверхности лопатки. Капли, диаметр которых выше 30 мкм, перемещаются по практически прямолинейным траекториям и активно оседают на входной кромке и вогнутой поверхности профиля. Выпуклая сторона лопатки находится в аэродинамической тени для этих частиц дискретной фазы. Некоторые группы капель пролетают сквозь рештку без взаимодействия со стенками канала и покидают ее под углом, существенно превышающим угол выхода основного потока. На рисунке помимо первичной влаги, движущейся от входа в расчетную область, отображены траектории капель, срывающихся с пленки при волновом режиме ее течения, а также при обтекании пленкой геометрии с критическим углом поворота. Кроме того стоит отметить, что крупные частицы жидкости осаждающиеся на входной кромке лопатки и вогнутой поверхности профиля вблизи выходной кромки при ударе выбивают из плнки капли различного диаметра.
Таким образом, можно выделить поверхности, на которых будет активно формироваться жидкая пленка: входная кромка сопловой лопатки, на которой образуется пленка, как со стороны вогнутой поверхности профиля, так и со стороны спинки; вогнутая поверхность, на которую по всей ее длине оседают крупные капли.
На рисунке 3.2 показаны распределения по поверхности профиля скорости движения плнки vпл, относительной толщины плнки h и относительного расхода влаги, срывающейся с поверхности пленки GKC. Величины h и Gкmсm определяются как: Gк.с.j Ск.с.таХ hi к.с. (3.1) (3.2) hmax где Gкmсmi - расход сорванной плнки в рассматриваемой точке, Gкmсmmax -максимальный расход сорванной плнки, ht - толщина плнки в рассматриваемой точке, hmax - максимальная толщина плнки. Рисунок 3.2 Распределения по поверхности профиля относительной толщины плнки (а), относительного расхода влаги, срывающейся с поверхности пленки (б) и скорости движения плнки (в)
Как видно из рисунка 3.2 (а), толщина плнки интенсивно растт в начальной части вогнутой поверхности, максимальная толщина пленки достигается в е средней части, а вблизи выходной кромки начинает интенсивно уменьшаться. При этом, как отмечалось выше, крупные капли оседают на поверхности профиля по всей длине вогнутой поверхности, а срываются с нее непосредственно вблизи выходной кромки (рисунок 3.2 (б)). Уменьшение толщины пленки по мере ее движения по стенке канала на вогнутой поверхности связано с увеличением скорости ее течения (см. рисунок 3.2 (в)).
Помимо срыва водяной пленки непосредственно с выходной кромки, расчетом были выявлены области схода капель с волновой поверхности раздела бинарного пограничного слоя. Зоны, в которых достигается предельное значение касательных напряжений на поверхности пленки, расположены на спинке вблизи максимальной кривизны лопатки и на вогнутой поверхности рядом с выходной кромкой. На рисунке 3.2 (б) представлены данные по распределения относительного расхода влаги, сорвавшейся с поверхности пленки. Для выбора положения сепарационных щелей на сопловой лопатке были построены распределения параметров плнки (относительной толщины h, относительного расхода Gnjl и скорости vпл) вдоль поверхности профиля в среднем сечении, показанные на рисунках 3.3 - 3.5. По осям абсцисс отложены значения относительных координат вдоль спинки и вогнутой поверхности профиля. Здесь Siсп, Siвог - координаты вдоль спинки и вогнутой поверхности лопатки, соответственно (0 расположен на входной кромке); Sсп, Sвог - длина обвода спинки и вогнутой поверхности соответственно. Величина Gnjl определялась как: G = i_, (3.3) где Gmi - расход плнки в рассматриваемой точке, Gnjlmax - максимальный расход плнки.
Влияние внутриканальной сепарации на количество крупных капель за сопловой турбинной решткой
Другим показателем воздействия сепарации жидкой фазы на капельный поток является угол выхода капель из исследуемой сопловой рештки. Его снижение может говорить об уменьшении диаметров медленной крупнодисперсной влаги в потоке, угол выхода которой, ввиду больших размеров капель, достаточно высок. Следует отметить, что этот параметр также отображает воздействие на основной поток изменений аэродинамических характеристик сопловых лопаток, вносимых сепарацией.
Рассматривая зависимости углов рассогласования жидкой и паровой фаз вдоль шага на расстоянии 10 мм (0,1b) от выходной кромки (рисунки 4.6, 4.7), стоит отметить, что, в отличие от коэффициентов скольжения, на данных распределениях присутствует только один минимум, соответствующий области движения капель, пролетающих канал без взаимодействия с его поверхностью (область 2). При этом работа системы внутриканальной сепарации приводит к увеличению разницы углов паровой и жидкой фаз в этой области. В то время как влияния влагоудаления на значения рассогласования углов в остальных зонах потока не наблюдается. Стоит отметить, что увеличение числа Маха приводит к снижению степени воздействия сепарации на осредненные углы выхода капель. Кроме того, если для M1t = 0,6 разница между рассогласованием углов паровой и жидкой фаз при различных режимах работы сепарационных щелей незначительна, то для M1t = 0,78 режимы с комбинированной работой обеих щелей соответствуют меньшей разнице углов парового и капельного потоков, чем режимы щели II, работающей в одиночку. При этом, так же как и в случае с коэффициентами скольжения, существенного влияния перепада давления в сепарационных щелях на структуру капельного потока в исследуемом диапазоне параметра не наблюдается.
Выявленный характер влияния системы внутриканального влагоудаления на коэффициенты скольжения и угловое рассогласование жидкой фазы может говорить о том, что, не смотря на удаление жидкой плнки с вогнутой поверхности сопловой лопатки, она формируется снова. При этом толщина и массовый расход новой плнки таковы, что дисперсный состав капель, образующихся при срыве влаги с выходной кромки профиля, остатся неизменным. Однако, судя по поведению скоростных характеристик капель в области движения частиц жидкой фазы, пролетающих канал без взаимодействия с поверхностями лопаток, под воздействием сепарации происходит перераспределение относительного количества капель в сторону увеличения доли пролетной влаги. Кроме того отсутствие влияния внутриканального удаления влаги на скоростные характеристики капель в ядре и кромочном капельном следе подтверждает результаты расчетного исследования, показавшие отсутствие влияния отсоса пара через сепарационные щели на поверхности профиля на аэродинамические характеристики исследуемой рештки.
Для подробного анализа влияния работы системы внутриканальной сепарации на коэффициенты скольжения и углы рассогласования капель в области движения капель не взаимодействующих с лопатками были построены двумерные распределения векторных составляющих скоростей капель (Сx, Сy) от их относительного количества n/n, где n - количество капель с соответствующими Сx и Сy, n - суммарное количество капель в элементарной области. Данные распределения представлены на рисунках 4.8, 4.9.
Из распределений на рисунках 4.8, 4.9 отчетливо видно, что в данной области присутствуют два потока капель, обладающих различными скоростными характеристиками. Один поток частиц влаги движется под достаточно большим углом выхода, среднее значение которого составляет к 34 для числа Маха M1t = 0,6 и к 37 для числа Маха M1t = 0,78. Этот поток соответствует медленным каплям пролетающим рештку без взаимодействия и не подверженным воздействию системы внутриканальной сепарации. Другой поток жидкой фазы имеет существенно меньший средний угол выхода (к = 17,5 для M1t = 0,6 и к = 16,5 для M1t = 0,78) и большую скорость. Данный поток состоит из капель, сформировавшихся при взаимодействии водяной плнки на поверхности лопатки с влажно-паровым потоком в межлопаточном канале.
Так же стоит отметить, что в этой области количество пролетающих канал без взаимодействия с лопатками капель существенно больше количества капель, сорвавшихся с лопатки. При этом с увеличением теоретического числа Маха за решткой относительное количество пролетной влаги существенно возрастает.