Метод снижения аэродинамических сил, возбуждающих колебания лопаток турбин

• Автор: Барриентос Каро, Карлос Альфредо
• Шифр специальности: 05.04.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1984
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 190 c. : ил

ПРЕДИСЛОВИЕ

Проблема обеспечения вибрационной надежности лопаток и повышения экономичности ступени турбин является весьма сложной задачей. Она может быть решена после детального исследования сложных нестационарных процессов (потерь энергии от нестационарности, аэровозбуждения и аэродемпфирования), происходящих в проточной части турбин.
На кафедре Паровых и газовых турбин под руководством профессора Г.С.Самойловича уже много лет ведутся научно-исследовательские работы в этом направлении. В настоящей работе решалась частная задача из всего широкого комплекса исследований, проводимых на кафедре.
Автор благодарен руководству кафедры и руководству отдела иностранной аспирантуры МЭИ за представленную ему возможность выполнить данную работу.
Автор приносит свою глубокую благодарность профессору Г.С.Са-мойловичу за повседневное внимание и руководство. Автор благодарен к.т.н., доц.В.В.Нитусову и к.т.н., ст.н.с. И.Н.Письмину за большую помощь в работе и ценные замечания, сделанные им при чтении рукописи. Автор благодарит аспирантов К.Романова и И.В. Седова за большую помощь при организации и проведении экспериментов.
Автор выражает глубокую признательность всему коллективу кафедры за приобретенные знания и сотрудничество.
~3~
СОДЕШАНИЕ

I. Обзор литературы и задачи исследования

1.1. Краткий обзор теоретических работ

1.2. Экспериментальные исследования нестационарных сил
и процессов в турбомашинах
1.2.1. Методы измерения аэродинамической возбуждающей силы
1.2.2. Способы экспериментального исследования аэродинамической возбуждающей силы
1.2.3. Обзор литературы по исследованию нестационарных сил и процессов в турбомашинах
Х.З. Способы снижения амплитуды возбуждающей силы
1.4. Задачи исследования
П. Экспериментальная турбина и измерительная лопатка
2.1. Краткое описание конструкции экспериментальной турбины
2.2. Экспериментальная ступень
2.3. Схема измерений режимных параметров
2.4. Конструкция и принцип действия взвешиваемой лопатки
2.5. Тарировка взвешиваемой лопатки
2.6. Схема тензометрических измерений
Ш. Методика проведения экспериментов
3.1. Оценка скорости прохождения через резонанс .
3.2. Определение механического демпфирования
3.2.1. Общие замечания

3.2.2. Определение механического демпфирования взвешиваемой лопатки методом свободно-затухающих колебаний на вращающемся рабочем
колесе
3.2.3. Определение механического демпфирования взвешиваемой лопатки методом резонансной
кривой
3.3. Порядок проведения экспериментов. Режимы испытания
3.4. Методика обработки экспериментальных данных по определению аэродинамической возбюждающей силы ... 9
3.5. Оценка погрешности измерения аэродинамической возбуждающей силы
IV.Расчет возмущений, передаваемых через потенциальный
поток. Качественная картина интерференции трех решеток
4.1. Методика расчета возмущений, передаваемых аэродинамической решеткой через потенциальный поток.
Результаты расчета
4.2. Качественная картина взаимодействия трех взаимодви-жущихся решеток в плоском потоке
4.3. Возможность снижения аэродинамической возбуждающей
СИЛЫ при интерференции трех решеток
V. Исследования аэродинамической возбуждающей силы при переменном режиме работы ступени
5.1. Методика расчета переменного режима работы ступени
турбины. Сравнение экспериментальных результатов с
расчетными
5.1.1. Методика расчета переменного режима работы
ступени турбины

за (рис.2.8).
Периферийный обтекатель смонтирован на бандажной полке рабочего колеса. Хвостовик, корневой обтекатель и пластины, образующие упругий элемент взвешиваемой лопатки, изготовлены как одно целое.
В качестве заготовки была использована штатная рабочая лопатка. Можно считать, что концы пластин упругого элемента заделаны относительно жестко и взвешиваемая лопатка будет завершать колебания близкие к плоско-параллельным.* Зазоры между "взвешиваемой" профильной частью, периферийным и корневым обтекателями выполнены достаточно малыми, чтобы они не влияли на конечный результат.
К преимуществам метода измерения аэродинамических сил при резонансных колебаниях можно отнести следующие:
1. Взвешиваемая лопатка позволяет выполнять интегральное измерение аэродинамической возмущающей силы, учитывающее все эффекты (в плоском потоке).
2. Количество необходимых измерений относительно мало,
3. Взвешиваемая лопатка является избирательной системой. В результате измерений получаем значение гармоники возмущающей силы, которая нужна для практических приложений1;*
4. Деформация пластин упругого элемента в резонансе будет максимальная, что повышает точность измерений.
5. Метод не имеет- практически ограничений при исследовании высокочастотных колебаний";
К недостаткам этого метода следует отнести невозможность его применения для измерения силы в заданном сечении, точное определение демпфирования и точная настройка на резонанс /53,56/.
Конструктивное воплощение взвешиваемой лопатки /2,3/, близкой к одномассовой системе и пригодной для измерений аэродинамических возбуждающих сил при резонансных колебаниях на вращающемся рабочем колесе, является довольно сложной задачей; Во-первых, требуется