Меню сайта

загрузка...

Предыдущая     |         Содержание     |    следующая

Паровые турбины. Часть 1

Сверхзвуковое обтекание решеток

Особенности сверхзвукового потока

При достижении скорости, превышающей скорость распространения звука, происходит качественное изменение характера обтекания турбинной решетки. Это изменение определяется главным образом тем. что при обтекании сверхзвуковым потоком выходной кромки профиля проявляется волновой характер потока.

В газовой динамике рассматриваются особенности сверхзвуковою обтекания угловой точки, являющейся источником возмущения пол ока. В л ой точке при движении [аза в облаем* пониженного давления возникает волна разрежения, в которой происходит поворот потока; давление и плотность уменьшаются, а скорость растет. Посюпенпос изменение парамефов потока и волне разрежения может быть условно представлено серией дискретных слабых волн (так называемых характеристик).

При движении газа в область повышенною давления при возмущении сверхзвукового потока возникает скачок уплемпепия. В пом случае ска1: >м увеличиваю 1ся давление и плопюсчь. а скорое п. надает: происходит тлк-кс поворот потока. Скачок упломюшш можег быть прямым, когда фронт скачка нормален основному потоку, и косым. В скачке уплотнения происходит увеличение энтропии, те. процесс скачкообразною росла давления сопровождается

потерями энергии. Эти потери, называемые волновыми, возрастают с увеличением числа М, и с ростом угла рск, достигая максимального значения при прямом скачке рск — 90, после которого поток всегда дозвуковой. График изменения потерь ск и отношения давления торможения до и за скачком рг1Р в зависимости от скорости потока ло скачка М1 и угла скачка рск представлен на рис. 2.22.

Для анализа сверхзвукового течения в турбинных решетках большое значение имеет характер отражения волн от твердой (поверхность профиля) и от свободной границы (например, границы кромочного следа). При взаимодействии с твердой границей скачок уплотнения отражается также скачком уплотнения, волна разрежения— волной разрежения.

При отражении от свободной границы волна разрежения отражается волной сжатия, где в отличие от скачка уплотнения происходит постепенное изменение параметров потока. На некотором расстоянии от |раницы волна сжатия переходит в скачок уплотнения. Скачок уплотнения от свободной границы отражается в виде волны разрежения. При взаимодействии с вихревым кромочным следом скачок уплотнения может проникать через него. Если скорости потока в следе дозвуковые, то возникает отраженный скачок уплотнения, несколько сдвинутый по потоку от места падения первичного скачка. Следует отмстить, что при пересечении волн происходит изменение их направления, и волны, как и скачки уплотнения, могут стать криволинейными.

Обтекание решеток профилей сверхзвуковым потоком и вследствие этого аэродинамические характеристики решеток принципиально различны для решеток с суживающимися и расширяющимися каналами.