|
35 1.3. Формирование современных взглядов на течение в диффузорных каналах при наличии продольного положительного градиента давления Наличие положительного градиента давления, что характерно для межтурбинных переходников, создаёт условия для интенсивного нарастания пограничного слоя в ряде случаев отрыва потока от стенок. Существует ряд зависимостей, положенных в основу расчёта пограничного слоя [34], однако их конкретный вид определяется на основе опытных данных. При этом в качестве исходного опытного материала используются профили скорости в пограничном слое. Если при конфузорном, безградиентном и слабодиффузорном течении эти профили скорости могут быть> удовлетворительно аппроксимированы различного рода полиномами, то при больших положительных градиентах давления такая аппроксимация крайне затруднительна. Для примера на рис.1.16 приведены шесть профилей скорости, полученные на плоской стенке при различных внешних градиентах давления в плоском канале [16]. Профили 1 и 2 соответствуют конфузорному течению с углами ф 4° и ф 1°30'. Профиль 3 соответствует безградиентному течению, а профили 4, 5 и 6 получены в диффузорном канале с углом раскрытия равным соответственно 1°, 2°40' и 4°30\ Если в первых четырех случаях имеет место плавное изменение скорости поперёк пограничного слоя, то на кривых 5 и 6 отчётливо заметны появление характерных перегибов и немонотонный характер всего профиля скорости. Для плавно изменяющихся профилей соответствующим выбором переменного масштаба по оси Оу в большинстве случаев удается получить некоторое универсальное или близкое к универсальному распределение. В качестве масштабного множителя наиболее часто используется физическая толщина слоя, позволяющая представить семейство профилей зависимостью вида: |
27 частности, в работе763/ (КАИ) подчеркивается то, что определение потерь энергии отдельно в переходнике и турбине с последующим суммированием дает существенно заниженные значения таковых. При совместной работе переходника и турбины наблюдается их неблагоприятное взаимодействие, связанное, главным образом, с неравномерностью потока газа перед лопаточными венцами турбины, что приводит к их нерасчетному обтеканию и, следовательно, к снижению КПД турбины низкого давления. Таким образом, из анализа данных, приведенных в таблицах 1.2, 1.3. и в работе /63/ становится очевидным, что межтурбинный переходник » оказывает весьма существенное влияние на газодинамическую эффективность турбины низкого давления и всего двигателя в целом. Однако, уровень изученности работы подобных устройств остался * недостаточным, несмотря на усилия ряда научно-исследовательских и конструкторских организаций в нашей стране и за рубежом /38, 46, 62, 82/. 1.2. Формирование современных взглядов на течение газа в криволинейны^ каналах при наличии продольного положительного градиента давления ь Наличие положительного градиента давления, что характерно для межтурбинных переходников, создаёт условия для интенсивного нарастания пограничного слоя в ряде случаев отрыва потока от стенок.Г Существует ряд зависимостей, положенных в основу расчёта* пограничного слоя /2/, однако, их конкретный вид определяется на основе опытных данных. При этом в качестве исходного опытного материала используются профили скорости в пограничном слое. Если при конфузорном, безградиентном и слабодиффузорном течении эти профили с 4 4 4 28 скорости могут быть удовлетворительно аппроксимированы различного рода полиномами, то при больших положительных градиентах давления такая аппроксимация крайне затруднительна. Для примера на рис. 1.11 приведены шесть профилей скорости, полученные на плоской стенке при различных внешних градиентах давления в плоском канале /51. Профили 1 и 2 соответствуют конфузорному течению с углами ср= -4° и 1°30'. Профиль 3 соответствует безградиентному течению, а профили 4, 5 и 6 получены в диффузорном канале с углом раскрытия равным соответственно 1°, 2°40' и 4°30\ Если в первых четырёх случаях имеет место плавное изменение скорости поперёк пограничного слоя, то на кривых 5 и 6 отчётливо заметны появление характерных перегибов и немонотонный характер всего профиля т скорости. Для плавно изменяющихся профилей соответствующим выбором переменного масштаба по оси у в большинстве случаев удается получить некоторое универсальное или близкое к универсальному распределение. В ь качестве масштабного множителя наиболее часто используется физическая толщина слоя, позволяющая представить семейство профилей зависимостью вида МА6 где \У§ скорость на внешней границе пограничного слоя; 5 толщина пограничного слоя. Однако, в диффузорных областях универсальность этой зависимости нарушается. Это наглядно подтверждается кривыми на рис. 1.12, где рассматриваемые выше профили перестроены в координатах W = W/ ^ 5 , ъ = г/8. ! |