Теоретические основы

Исследование кольцевых турбинных лопаточных решеток в условиях работы реальной ступени турбины связано о большими материальными затратами. Наряду с опытами на экспериментальных турбинах, Широко применяют более простой метод исследования решеток - испытания неподвижных плоских решеток.

Плоская турбинная решетка получается в результате развертки на плоскость цилиндрического сечения кольцевой решетки на соответствующем радиусе.

В общем случае плоская решетка должна иметь бесконечное число лопаток. Практически число лопаток выбирается с таким расчетом, чтобы в 2-х, 3-х каналах не проявлялись краевые явления. Высота решетки выбирается такой, чтобы в средних и высоких сечениях, т.е. при не сказывались концевые явления. Это требование выполняется приблизительно при , где - хорда профиля.

Результаты, полученные на плоских решетках, не могут непосредственно использоваться в реальных кольцевых решетках, т.к. не учитывают влияние центробежных сил, нестационарность потока, веерность лопаток и др. Однако этот метод дает хорошие результаты при сравнительных испытаниях различных вариантов решеток, связанных с определением, например, профильных потерь.

При движении газа через решетку возникают потери энергии, обусловленные тем, что часть кинетической энергии потока вследствие действия сил вязкости преобразуется в тепло. В неподвижных турбинных решетках принято различать профильные и концевые потери.

Профильные потери обуславливаются рядом причин:

- трением в пограничном слое, образующимся на профиле лопаток;

- вихреобразованием в зоне за выходными кромками (кромочные потери);

- отрывом потока от поверхности профиля;

- скачками уплотнения, возникающими в межлопаточных каналах (волновые потери);

Потери на отрыв потока и волновые потери наблюдаются только в неблагоприятных условиях обтекания. Из-за специфического распределения профильных потерь в решетках наблюдается существенная неравномерность параметров потока по шагу решетки. Это иллюстрируется на рис. 4, где показаны изменения давления торможения за решеткой .

В настоящей работе предметом исследования является профильные потери в решетке. Потери выражаются в уменьшении давления торможения потока на выходе решетки, что приводит к уменьшению скорости истечения воздуха из решеток, по сравнению с теоретически возможной скоростью, при истечении без потерь.