|
38 скоростей и давлений в его сечениях, вследствие наличия центробежной силы. В искривленных каналах на более быстрые частицы жидкости, движущиеся в середине канала, действует большая центробежная сила, чем на менее быстрые частицы, движущиеся вблизи стенок. Таким образом, кроме продольного в криволинейных каналах возникает еще и поперечный градиент давления. Это приводит к возникновению вторичного течения, которое в середине сечения канала направлено к внешнему закруглению, а около стенок к внутреннему закруглению, то есть к центру кривизны (рис.1.19). Рис.1.19. Течение в криволинейном канале по Прандглю В криволинейном кольцевом диффузорном канале имеет место более сложная структура вторичных течений. Здесь системы двух вихрей распадаются и образуется несколько вихревых областей, равномерно расположенных по окружности. Во вторичных течениях участвует пограничный слой, как на внешнем, так и на внутреннем обводах. Под влиянием поперечного градиента давления происходит стекание слоя в нескольких точках внутренней поверхности и его увлечение в зоны компенсирующих течений. Увеличение потерь в кольцевых криволинейных каналах объясняется также возрастанием поверхности трения в пограничном слое на внутреннем обводе. Кроме того, следует учитывать, что движение слоя происходит по винтовым линиям тока |
30 импульса и уменьшается наполнение профиля скорости у стенки. Здесь: Г £ К .V«; Яе„ . : 8“ = ' V W5 ах V 0 ^ 5 1 УУ W5 Л &г толщина потери у * * 5 * * импульса в пограничном слое; 8 = — где 8^ -^толщина потери импульса 80 в пограничном слое на плоской пластине с нулевым продольным градиентом давления. Влияние продольного градиента давления на относительную толщину потери импульса в пограничном слое Рис.1.13 » Кроме того, течение в криволинейном канале, каковым и является межтурбинный переходник, характеризуется неравномерным * распределением скоростей и давлений в его сечениях, вследствие наличия центробежной силы. В искривленных каналах на более быстрые частицы I жидкости, движущиеся в середине канала, действует большая центробежная сила, чем на менее быстрые частицы, движущиеся вблизи стенок. Таким к образом, кроме продольного в криволинейных каналах возникает еще и I / I 31 поперечный градиент давления. Это приводит к возникновению вторичного 4 течения, которое в середине сечения канала направлено к внешнему * закруглению, а около стенок — к внутреннему закруглению, то есть к центру кривизны (рис. 1.14). Течение в криволинейном канале по Прандтлю А Рис.1.14 Весьма подробный анализ этой картины течения дал в 1914г. Н.Е.Жуковский, /27,64/ наблюдая движение наносов песка по дну реки на повороте, от вогнутого берега к выпуклому, и обратного движения воды на поверхности. Причиной возникновения вторичного течения Н.Е. Жуковский считал поворот вихревых нитей, увлекаемых течением. На прямолинейном * участке канала жидкость завихривается трением о дно. Образующиеся вихревые нити перпендикулярны к линиям тока и параллельны дну канала (трение жидкости о боковые стенки канала в этом рассуждении во внимание не принимается). На повороте концы вихревых нитей движутся быстрее на выпуклой стороне канала, чем на вогнутой, и перестают быть перпендикулярными к линии тока. Указанный перекос вихрей и вызывает появление вторичного винтового движения, при котором частицы жидкости, 1 \ * щ 4 32 находящиеся вблизи дна канала, движутся по направлению к выпуклому берегу, а частицы вблизи поверхности — к вогнутому. » В криволинейном кольцевом диффузорном канале имеет место более сложная структура вторичных течений. Здесь системы двух вихрей * распадаются и образуется несколько вихревых областей, равномерно % расположенных по окружности. Во вторичных течениях участвует пограничный слой как на внешнем, так и на внутреннем обводах. Под влиянием поперечного градиента давления происходит стекание слоя в нескольких точках внутренней поверхности и его увлечение в зоны 4 компенсирующих течений. Увеличение потерь в кольцевых криволинейных каналах объясняется также возрастанием поверхности трения в пограничном слое на внутреннем обводе. Кроме того, следует учитывать, что движение * слоя происходит по винтовым линиям тока /5,7/, что увеличивает действительную поверхность трения. Необходимо иметь ввиду что благодаря интенсивному скоплению слоя на выпуклой поверхности внешнего обвода, отрыв, обнаруживаемый после поворота, оказывается * значительно более развитым, чем в случае обычного криволинейного канала. * Серьезной и практически малоизученной проблемой является воздействие на поток изменения кривизны в местах сопряжениящ межтурбинного переходника с другими элементами проточной части, а также в точке перегиба его образующей. На практике образующие элементов проточной части двигателя и в частности межтурбинных переходников чаще всего выполнены в виде сопряженных между собой дуг окружностей и отрезков прямых. Такое профилирование характеризуется скачкообразным изменением кривизны в местах сопряжения. Из теории турбулентного пограничного слоя известно, что причиной отрыва является повышения давления в пограничном слое то есть наличие продольного положительного градиента давления. Как было рассмотрено выше, положительный градиент 4 |