Разработка методов воздействия на режим течения и потери энергии в каналах комбинированных турбоустановок

• Автор: Грибин, Владимир Георгиевич
• Шифр специальности: 05.04.12
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 345 с. : ил.

ОСНОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ

а - скорость звука, ширина канавки;

В - ширина диффузора;

Ь - хорда профиля, глубина канавки; с - скорость потока; и - проекция скорости потока на ось х;

V - проекция скорости потока на ось у; б — диаметр;

Е - степень турбулентности;

Б - сила, площадь; в - массовый расход;

1 — энтальпия, угол атаки;

1 - длина диффузора, длина канавки, высота лопатки;

М - число Маха;

Н - формпараметр;

Ь — перепад энтальпий. Линейный размер;
N - мощность; п - степень расширения;
Р - давление;
q - приведенный удельный расход;
Л - газовая постоянная;
г - радиус, ось координат, соответствующая радиусу;
Э - энтропия;
Т - температура;
I - шаг решетки, шаг канавки; и - окружная скорость, скорость в канавке;
V - объем;
и - удельный объем; х, у, г - оси координат;
а - угол между осью и и вектором абсолютной скорости с, угол раскрытия диффузора;
Ак - радиальная неравномерность;
Д4 - окружная неравномерность;
А - площадь вытеснения;
А **
А - площадь потери импульса;

А - площадь потери энергии;
5 - толщина пограничного слоя;
5 - толщина вытеснения;
5 - толщина потери импульса; о - толщина потери энергии;
е - относительное давление;
С, - коэффициенты внутренних потерь давления;
Г| - к.п.д.;
X - безразмерная скорость;
(х - динамическая вязкость;
£ - коэффициент восстановления давления; р - плотность;
а - коэффициент потерь полного давления; т - напряжение трения;
Яе - число Рейнольдса.
Использование тех же букв для обозначения других параметров оговаривается в тексте.
ИНДЕКСЫ
0 - полные параметры;
1,2- входное, выходное сечение; вс - выходная скорость; л - ламинарное течение; т - турбулентное течение;
1 - теоретическая величина;
Черта над символом - безразмерная или осредненная величина.
Я - радиальная неравномерность.

Введение. Состояние проблемы и постановка задачи исследования
Глава 1. Отрывные режимы течения и повышение аэродинамической эффективности проточных частей турбомашин
1.1. Физические модели отрыва потока
1.2. Методы предотвращения отрыва потока
1.2.1. Активные методы управления режимом течения
1.2.2. Пассивные методы управления режимом течения
1.3. Особенности течения рабочего тела в диффузорных элементах проточных частей турбомашин
1.3.1. Применение диффузоров в выхлопных патрубках турбомашин
1.3.2. Отрывные режимы течения в клапанах паровых турбин
1.4. Некоторые методы снижения потерь энергии в решетках турбомашин
1.4.1. Снижение потерь энергии в лопаточных аппаратах малой высоты
1.4.2. Применение методов управления потоком в решетках турбомашин
1.4.3. Особенности обтекания решеток и характеристики околоотборных ступеней
Глава 2. Разработка экспериментальных стендов и методика
проведения эксперимента
2.1. Особенности проектирования моделей диффузоров
2.2. Описание воздушного экспериментального стенда
2.3. Стенд для исследования влияния расхода пара в отбор на характеристики ступеней
2.3.1. Особенности тепловой схемы и конструкции турбины
2.3.2. Схема измерений экспериментального стенда
ступенях турбины и, следовательно, для неизменного уровня скоростей и расхода пара высоты лопаток первых ступеней уменьшаются.
Аэродинамическое совершенствование решеток турбомашин привело к тому, что резервы снижения профильных потерь для расчетных режимов обтекания оказались практически исчерпанными. Однако широкий диапазон режимов работы турбин, различные рабочие тела, малые расходы, организация отборов пара из проточных частей не позволяют с одинаковой эффективностью использовать существующий набор турбинных решеток, и разработка новых модификаций является достаточно актуальной задачей.
1.4.1. Снижение потерь энергии в лопаточных аппаратах малой высоты
Повышению эффективности решеток турбомашин с короткими лопатками посвящено достаточно много работ [38, 195, 114, 115, 127, 151], причем многие идеи прошлых лет нашли применение в современных конструкциях проточных частей турбин зарубежных фирм [120, 139, 196]. Потери в решетках с относительными короткими лопатками определяются, в основном, величиной концевых потерь [30, 37].
Для снижения концевых потерь необходимо в первую очередь снизить интенсивность вторичных течений и уменьшить потери на трение по торцевым поверхностям, ограничивающим высоту решетки.
Вторичные течения в решетках конечной высоты начинают формироваться в зоне торможения потока перед входными кромками лопаток на торцевых поверхностях канала, где образуется входной подковообразный вихрь, который оказывает значительное влияние на энергетический баланс вторичных течений и распределение давления в канале. Окончательное же формирование пространственного потока происходит внутри межлопаточных каналов.
Механизм формирования вторичных течений описан в работах [30, 37, 38, 111]. Взаимодействие пограничных слоев, образующихся на обтекаемых поверхностях, с основным потоком приводит к формированию парных вихревых