|
Диссипация енергії Крім того, зі збільшенням зростає перепад тисків у каналі між увігнутою поверхнею й спинкою й відповідно збільшуються кінцеві втрати. Зменшення відносного кроку в порівнянні з оптимальним приводить до збільшення кромочных втрат у результаті зменшення розміру горла каналу й відповідного збільшення відносної товщини крайки лопатки. Втрати тертя в цьому випадку також збільшуються через неоптимальний розподіл тисків по профілі, а також через скорочення площі перетину потоку в каналі поза прикордонним шаром. Кінцеві втрати при зменшенні відносного кроку знижуються, тому що зменшується перепад тисків у каналі між увігнутою поверхнею й спинкою. У ґратах активного типу інтенсивність зміни втрат енергії зі зміною відносного кроку вище, ніж у ґратах реактивного типу. Пояснюється цей факт більше істотною зміною форми межлопаточного каналу в активних ґратах. При більших кутах повороту й відповідно малих кутах виходу збільшуються довжина косого зрізу в каналі ґрат і відносна товщина крайки (тому що за інших рівних умов зменшується розмір горла каналу). Більша довжина косого зрізу решітк обумовлює зростання товщини прикордонного шару на спинці й відповідно підвищення втрат тертя, а більша відносна товщина вихідної крайки - збільшення кромочных втрат енергії. Зі збільшенням кута повороту зростають також і кінцеві втрати, тому що підвищується перепад тисків у каналі ґрат між увігнутою поверхнею й спинкою профілю. При зміні режиму роботи щаблі міняються кути входу в соплову ос об і робочу ґрати, при цьому змінюється розподіл тисків (відповідно й швидкостей) по профілі, що вирішальним образом впливає на формування прикордонного шару на профілі й, отже, втрат енергії в ґратах. Як показують досвіди, мінімальні втрати в ґратах досягаються при кутах входу, небагато перевищуючий кістяковий кут вхідної крайки. Зміна кута входу в ґрати приводить до зміни епюри розподілу тисків по профілі в районі вхідної крайки. При кутах входу, менших оптимального, на спинці утвориться зона підвищених швидкостей з наступним диффузорным ділянкою, що при значних відхиленнях кута входу приводить до відриву потоку поблизу вхідної крайки й, отже, до більших як профільним, так і кінцевим втратам енергії. При кутах входу, більших оптимального, аналогічна зона підвищених швидкостей з наступним диффузорным ділянкою утвориться на ввігнутій поверхні з боку вхідної крайки. Однак у цьому випадку відривши потоку досягається тільки при великому відхиленні кута входу від оптимального. При числах М 0,4 як профільні, так і кінцеві втрати енергії в ґратах з каналами, що звужуються, не залежать від М. При числах М 0,4 проявляється вплив стискальності, причому в діапазоні мінімальне число Маху на виході із ґрат, при якому з'являються надзвукові швидкості на спинці профілю) втрати енергії зменшуються зі збільшенням числа М за рахунок сприятливої зміни градієнтів тиску уздовж потоку (збільшена конфузорность потоку); для швидкостей на втрати істотний вплив роблять хвильові втрати енергії, зв'язані зі стрибками ущільнення в потоці на спинці профілю при, вихідними крайками при. Від числа Re залежать режим плину в прикордонному шарі й втрати тертя в прикордонному шарі на профілі лопатки. При невеликих значеннях числа Re режим плину в прикордонному шарі ламінарний; зі збільшенням числа Re режим плину в прикордонному шарі стає турбулентним. Для гладких поверхонь лопаток зі збільшенням числа Re втрати енергії зменшуються за законом, причому інтенсивність зниження втрат при ламінарному режимі істотно вище, ніж при турбулентному. Отримане співвідношення є основним рівнянням для розрахунку змінних режимів роботи сопел, що звужуються. Це рівняння описує сімейство еліпсів у координатах з параметром на кожній кривій; координати центрів еліпсів; розмір півосей уздовж осі ординат дорівнює, уздовж осі абсцис. Реальному плину в соплах відповідають тільки праві галузі еліпсів, тобто рівнянням можна користуватися при хід через сопла критичний. Сімейство еліпсів, описуваних рівнянням, і прямих ліній у координатах називається сіткою витрат А.В. Щегляева. Сітка витрат є графічною залежністю між трьома безрозмірними величинами: відносною витратою відносним тиском за соплами й відносним тиском перед соплами. Вона дозволяє розраховувати змінні режими суживающихся соплових і робітників ґрат. В останньому випадку тиску відповідає тиск повного гальмування у відносному русі перед робочими ґратами, а тиску - тиск за робочими ґратами Критичне відношення тисків для реального плину з урахуванням сил в'язкості, як відомо, менше теоретичного, однак користування сіткою витрат при розрахунку реальних потоків не вносить помітних погрішностей. За допомогою сітки витрат по будь-яким двох відомим величинам із трьох легко знайти третю
|