Определение влияния начального состояния пара на волновую структуру и параметры двухфазного потока в сопловой турбинной решетке

• Автор: Гаврилов, Илья Юрьевич
• Шифр специальности: 05.04.12
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 160 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение

Глава 1. Обзор литературных данных и постановка задачи исследования

1.1 Волновая структура потока в решетках с суживающимися каналами при около- и сверх звуковых скоростях

1.2 Влияние начального состояния на структуру потока

1.3 Движение парокапельной среды в решетках турбомашин

1.4 Краткие выводы по обзору и постановка задачи

Глава 2. Методика исследований и штатная система измерений

2.1 Тепловая схема экспериментальной установки

2.2 Рабочая часть и исследуемый объект

2.3 Методика измерений
2.4 Система пневмометрических измерений
2.5 Оптические методы исследований. Прибор теневой автоколлимационный ИАБ-
2.6 Лазерная диагностика потока
2.6.1 Принцип метода PIV
2.6.2 Особенности настройки системы для применения PIV метода в условиях влажнопарового потока
2.6.3 Обработка изображений для получения поля скорости
2.6 Особенности расчетной модели в программе Fluent
Глава 3. Влияние начального состояния и режима течения на характеристики жидкой фазы в сопловой решетке
3.1 Применение метода лазерной диагностики для анализа конденсации пара в зоне Вильсона
3.2 Структура движения капель за сопловой решеткой при насыщенном паре на входе
3.3 Структура движения капель за сопловой решеткой при начальной влажности на входе

Глава 4. Влияние режима течения и начального состояния пара на волновую структуру и пульсации статического давления в сопловой решетке
4.1 Влияние режима течения и начального состояния на волновую структуру потока
4.2 Влияние режима течения и начального состояния на амплитудно-частотные характеристики потока
4.2.1 Влияние начального состояния и скорости потока на амплитуды пульсаций статического давления
4.2.2 Влияние начального состояния и скорости потока на структуру спектра плотности мощности
Заключение
Список литературы

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность работы
Повышение эффективности проточных частей паровых турбин, работающих на влажном паре, является важным направлением развития турбостроения. Опыт эксплуатации паровых турбин ТЭС и АЭС показывает, что именно в этих областях наблюдается рост аэродинамических потерь энергии, эрозия и увеличение аварийности лопаточного аппарата.
Эти явления обусловлены фазовыми переходами, спонтанной конденсацией, образованием в потоке крупнодисперсных - эрозионно опасных капель влаги. Увеличение скорости паровой фазы до трансзвуковых и сверхзвуковых значений приводит к появлению волновой структуры, которая в зоне фазового перехода взаимодействует со скачками конденсации, что приводит к появлению дополнительных возмущающих сил, которые в настоящее время, изучены недостаточно.
Переход к цилиндрам низкого давления повышенной пропускной способности, связанный с разработкой выхлопного отсека с рабочими лопатками предельной длины, приводит к значительному увеличению скоростей потока и усилению отрицательного воздействия жидкой фазы на показания экономичности и надежности.
В настоящий момент разрабатываются профили нового поколения, которые позволят увеличить эффективность и надежность лопаточного аппарата. Кроме этого ведется работа по совершенствованию и созданию новых активных и пассивных способов снижения эрозионного износа лопаточного аппарата.
Для создания профилей и разработки и применения активных способов по снижению эрозионного износа необходимо проведение экспериментальных исследований газодинамики двухфазных сред с применением современных методов диагностики движения крупнодисперсной влаги, определением динамических характеристик во влажнопаровом потоке, возникающих на трансзвуковых и сверхзвуковых режимах.

капельных потоков на распределение углов выхода парового потока (рис. 1.17, б) и на средний угол выхода за решеткой.
Исследование структуры крупнодисперсной влаги за решеткой проводились в работах, представленных в обзоре литературы, с помощью специального зонда [69], принцип работы которого заключается в инерционном осаждении капель влаги на покрытую вязким маслом пластину [48]. Время пребывания пластины в потоке составляло около 0,01 - 0,1 с, что позволяло получить большую выборку для построения зависимостей. Недостатком данного метода является то, что в поток вводится зонд, который искажает поток, и метод работает только до числа Маха 0,7, при больших скоростях масло сдувается с пластины.
* л /- 5*^ “ж Уг 04 □ £ 222 V
0,4 □ £ ~1 I] а
□ иг С7- 0,99 ЦТ/ N ф , _ о,г н [1 хн *4 Л
и і т і і !
0 ОХ 0.4 0.6 0.6 1,0 г 0 м - 0,1 0.9 0,6 0,8 1
Пі} -£*- у —о~ і— 1 ь. □ И 4 ,
V 1-і и 0,0 71 п III К
0,2 В** —п ■> с ЯГІ - .-—і #•/, »5 1 — и 0.0 шй ашат яка
33 • □ к- (О3 1пА м
0 0.2 0.4 0.6 КО г 0 0.1 0,4 0,6 0.8 9,9 г
Рисунок 1.16. Влияние некоторых режимных и геометрических параметров на распределение локальных коэффициентов скольжения по шагу за сопловой
решеткой типа С-9015Б