Повышение эффективности рабочих колес судовых осевых малорасходных турбин

• Автор: Фершалов, Андрей Юрьевич
• Шифр специальности: 05.08.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Владивосток
• Количество страниц: 125 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ

ОСНОВНЫЕ УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ

ВВЕДЕНИЕ
1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ ИССЛЕДОВАНИЯ 1Л. Анализ и обобщение литературных источников по современному состоянию вопроса исследования рабочих колес осевых турбин

1.2. Анализ существующих методов и обоснование выбора

метода исследования рабочих колес турбин

1.3. Выбор факторов, влияющих на работу рабочего колеса, для построения математических моделей

1.3.1. Факторы, влияющие на эффективность рабочих колес

1.3.2. Факторы, влияющие на угол выхода потока рабочего тела

из рабочего колеса

1.4. Задачи исследований
2. МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ РАБОЧИХ КОЛЕС
2.1. Описание экспериментальной установки
2.1.1. Элементы стенда
2.1.2. Системы измерения и управления стендом
2.1.3. Модельные рабочие колеса
2.2. Методика обработки результатов экспериментальных замеров..
2.3. Методика расчета газодинамических функций РК
2.4. Разработка математических моделей коэффициента скорости рабочего колеса и угла выхода потока рабочего тела из него
2.4.1. Обоснование вида математических моделей
2.4.2. Определение коэффициентов полинома
2.4.3. Корреляционный анализ факторов
2.4.4. Проверка адекватности модели результатам эксперимента
2.4.5. Проверка значимости коэффициентов
2.5. Выводы по главе

3. РАСЧЕТНО-ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ МОДЕЛЬНЫХ РАБОЧИХ КОЛЕС И УГЛА ВЫХОДА ПОТОКА РАБОЧЕГО ТЕЛА ИЗ НИХ
ЗЛ. Эффективность рабочих колес с большим углом поворота
потока
3.2. Угол выхода потока рабочего тела из рабочего колеса с
большим углом поворота потока
3.3. Выводы по главе
4. ОСНОВЫ МЕТОДИКИ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ГАЗОДИНАМИЧЕСКИХ И КОНСТРУКТИВНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ПРОТОЧНОЙ ЧАСТИ РАБОЧЕГО КОЛЕСА
5. АНАЛИЗ ЭФФЕКТИВНОСТИ ИССЛЕДОВАННЫХ РАБОЧИХ КОЛЕС
5.1. Методика оптимизационных вычислений
5.2. Результаты оптимизационных вычислений
5.3. Выводы по главе
ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

ОСНОВНЫЕ УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ
1. Параметры и характеристики турбин и их элементов:
(г - расход рабочего тела;
О - комплексный расход;
N - мощность;
N - комплексная мощность; м - момент;
- располагаемый перепад энтальпий на ступень;
У1 - частота вращения; и - окружная скорость;
СО - угловая скорость;
77 - внутренний коэффициент полезного действия;
Цр - коэффициент расхода решетки;
(р - коэффициент скорости сопловой решетки; у/ - коэффициент скорости рабочей решетки;
С0- условная скорость, рассчитанная по полному изоэнтропийному перепаду на ступень;
2. Геометрические характеристики проточных частей турбин и их элементов:
и, г, г - оси координат, соответствующие направлению окружной скорости и, оси турбин г и радиусу Г;
- характеристическое число;
С, - коэффициент потерь кинетической энергии;
Я - степень расширения в турбине, ступени, сопловом аппарате;
скоростью. Уровень оптимальной неравномерности при этом зависит от типа решетки, ее геометрии и режима течения. Указанное явление объясняется изменением в эпюрах распределения давления на лопатках и бандажах.
Турбинные ступени с парциальным впуском рабочего тела широко применяются с малым объемным расходом рабочего тела для исключения применения чрезмерно коротких лопаток. Характерной особенностью парциальных ступеней являются потери на вентиляцию и на концах дуги подвода. В настоящее время накоплен обширный экспериментальный и теоретический материалы в области исследования процессов течения РТ в парциальных ступенях, который изложен в работах [4, 40, 41, 44, 55, 81, 13, 111, 120 и другие]. Зависимости характеристик турбинной ступени от степени парциальности приведены в работах [3, 36, 74, 103, 104 и другие]. Влияние величины осевого зазора, числа групп сопел и расстояния между ними, противовентиляционного кожуха и подсоса рабочего тела на эффективность парциальной ступени рассмотрены в работах [132, 54, 74, 81, 110и 111].
В работах [39, 82 и 107] предложены полуэмпирические зависимости для определения потерь энергии на вентиляцию и в краевых областях. На основе этих зависимостей А.М. Завадский предложил метод оптимального проектирования парциальных турбинных ступеней [42]. Тем не менее, природа потерь энергии от парциальности, и их зависимость от конструктивных и режимных параметров изучены недостаточно [109].
Высотная (радиальная) неравномерность обусловлена вторичными течениями в канале и парным вихрем, потери от которых меньше потерь от шаговой неравномерности [67]. При уменьшении угла выхода из СА происходит выравнивание потока, что улучшает условия обтекания лопаток РК. Габаритные требования к МРТ, не позволяют реально снизить потери, от этой характеристики.
Концевые потери энергии в решетках турбин определяются трением в пограничном слое на торцевых поверхностях межлопаточных каналов и