Влияние формы входных кромок и обтекаемых поверхностей на экономичность решеток турбомашин

• Автор: Фишер, Евгений Робертович
• Шифр специальности: 05.04.12
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2001
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 162 с. : ил

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРНЫХ ДАННЫХ И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ
1.1. ВОЗМОЖНОСТИ СНИЖЕНИЯ ПОТЕРЬ ЭНЕРГИИ В
ОТНОСИТЕЛЬНО КОРОТКИХ РЕШЕТКАХ ТУРБОМАШИН
1.1.1. Общие положения
1.1.2. Классификация потерь энергии в решетках профилей турбомашин
1.1.3. Возможности снижения профильных потерь
1.1.4. Формирование вторичных течений в решетке. Структура концевых
потерь
1.1.5. Вторичные течения в сверхзвуковой области
1.1.6. Меры но снижению концевых потерь в решетках
1.1.7. Расчетные зависимости для определения концевых потерь
1.2. ОБЗОР СОВРЕМЕННОГО СОСТОЯНИЯ ЧИСЛЕННЫХ МЕТОДОВ
1.2.1. Общие принципы реализации численных методов на ЭВМ
1.2.2. Численные методы решения уравнений Навье-Стокса
1.2.3. Современные подходы к расчетно-экспериментальному
исследованию течений в решетках турбомашин
1.3. ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ
ГЛАВА 2. ОПИСАНИЕ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ УСТАНОВОК,
МЕТОДИКА ИСПЫТАНИЙ, ОЦЕНКА ПОГРЕШНОСТИ ИЗМЕРЕНИЙ
2.1. Описание экспериментальных установок
2.1.1. Установка ВАТ
2.1.2. Большая аэродинамическая труба
2.2. Методика экспериментального определения потерь в решетках профилей

2.3. Оценка погрешности измерений
ГЛАВА 3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ СОПЛОВЫХ
РЕШЕТОК С РАЗЛИЧНОЙ ФОРМОЙ ВХОДНЫХ КРОМОК
3.1. Исследование поля давлений перед входной кромкой
3.2. Исследование решеток с "пилообразной" входной кромкой
3.3. Экспериментальное исследование решетки симметричных каплевидных
профилей
3.4. Экспериментальные исследования решетки С-9012А

3.4.1. Исследование решетки высотой 1=20 мм
3.4.2. Исследование решетки высотой 1=30 мм
3.4.3. Исследование решетки высотой 1=50 мм
3.5. Исследование решеток с другими вариантами входных кромок
3.6. Исследование решетки С-9012А при различных углах входа
3.7. Визуализация течения в области входной кромки
3.8. Экспериментальное исследование решетки со сбросом потока
3.9. Обобщенные результаты исследований решетки с вырезом
3.10. Физическая модель течения в области выреза на входной кромке
3.11. Данные натурных испытаний решеток с вырезом на входной кромке
ГЛАВА 4. ИССЛЕДОВАНИЕ РЕШЕТОК С ВЫРЕЗОМ НА ВХОДНОЙ
КРОМКЕ МЕТОДОМ ЧИСЛЕННОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ
4.1. Краткое описание использованной численной схемы и программы
расчета
4.2. Моделирование течений в решетках с вырезами на входной кромке
4.2.1. Моделирование течения в области входной кромки для симметричного каплевидного профиля
4.2.2. Моделирование течения в области входной кромки для профиля С-9012А
4.2.3. Моделирование течения для решетки профилей С-9012А
4.2.4. Моделирование течений при различных углах входа потока в решетку

ГЛАВА 5. НОВЫЕ ПОДХОДЫ К КОНЦЕПЦИИ ПРОДОЛЬНО ОБТЕКАЕМЫХ КАНАВОК НА СПИНКЕ ПРОФИЛЯ В ОБЛАСТИ КОСОГО СРЕЗА
5.1. Экспериментальное исследование диффузорных решеток с канавками на
спинке профиля
5.2. Численное моделирование течения в открытой прямоугольной канавке

ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
СПИСОК ИЛЛЮСТРАЦИЙ

ВВЕДЕНИЕ
Проблема совершенствования решеток турбомашин является центральной в современном турбостроении, поэтому работы в этой области не прекращаются и в настоящее время. Исследования по повышению эффективности решеток проводились по двум направлениям. С одной стороны, в 50-80-е годы — период активного проведения продувок решеток турбомашин и развития методов экспериментальных исследований — был накоплен большой объем опытных данных. Наряду с этим развивались и численные методы расчета течений. Однако низкий уровень развития ЭВМ того времени, отсутствие четких критериев оптимизации не позволили стать расчетным методам эффективным инструментом исследования. За последние десятилетия достигнут существенный прогресс в развитии ЭВМ, и современные численные методы уже позволяют проводить расчеты трехмерных уравнений для вязкого газа.
В современной экономической ситуации проведение газодинамических экспериментов требует значительных материальных затрат. Кроме того, детальное изучение структуры потока в межлопаточных каналах решеток может быть связано со многими трудностями, такими как ограниченная точность систем измерения, сложность конструкции датчиков, вносящих искажения в поток. В некоторых зонах внутри канала параметры потока вообще сложно измерить. Также бывает сложно провести эксперимент во всем диапазоне изменения параметров, который интересует исследователя. В этой связи актуальным является переход к численному эксперименту путем создания математической модели течения. Численный эксперимент может служить самостоятельным мощным средством для решения целого ряда исследовательских задач. Во многих прикладных областях вычислительная газодинамика уже стала основой экспериментальных исследований (например, до- и сверхзвуковые течения в решетках и других элементах турбомашин, течения около элементов летательных аппаратов)

Рис. 1.10. Диффузорно-конфузорный канал
Рис. 1.11. Распределение потерь по шагу диффузорно-конфузорной решетки в среднем сечении (Ь/1=0,8)