Материал: Мамиконов А.Г. Теория авиационных компрессоров и газовых турбин [учебник]

профилей усиливается по мере их сближения, т. е. по мере увеличения густоты решетки. Поэтому коэффициент подъемной силы су профиля в решетке оказывается наряду с прочими факторами зависящим также и от ее густоты. Согласно экспе­

риментальным данным с ростом — коэффициент су непрерыв­

чем других факторов. Кроме того, увеличение закрутки за счет повышения [д. практически совершенно нецелесообразно из-за возрастания потерь- в решетке.

Главная ценность уравнения (3.31) заключается в том, что оно дает возможность при проектировочном расчете определять

исключена возможность получения весьма невыгодных углов атаки, на которых решетка будет работать с большими поте­ рями. Поэтому в действительности рассматриваемая задача ре­ шается несколько иным методом, подробно освещаемым в шес­

и поэтому должен определяться исключительно углами, харак­ теризующими течение через решетку.

Связь между коэффициентом cyt и поточными углами полу­ чается наиболее простой в практически весьма распространен­ ном случае равенства осевых скоростей перед и за решеткой.

68

Как видим, при данном значении у- коэффициент с у( одно­

значно определяется углами входа и выхода потока из решетки. При различных осевых скоростях ты и w 2a коэффициент су, будет дополнительно зависеть еще от третьего поточного угла,

§ 21. ГИДРАВЛИЧЕСКИЕ ПОТЕРИ В ПЛОСКОЙ РЕШЕТКЕ И ЕЕ К. П. Д.

При обтекании решетки реальным газом действие сил вязкости практически проявляется только в относительно тонком погранич­ ном слое, прилегающем непосредственно к ее профилям. Течение га­ за в этом слое носит резко выраженный вихревой характер, в связи с чем уменьшение кинетической энергии потока по толщине погра­ ничного слоя приводит только к повышению температуры газа, но не сопровождается соответствующим возрастанием статического давления (экспериментальные данные свидетельствуют о постоян­ стве статического давления по толщине слоя). В результате ука­ занная кинетическая энергия теряется бесполезно и полное дав­ ление газа падает. Вне пограничного слоя поток имеет пренебре­ жимо малую завихренность и поэтому рассматривается как потен­ циальный.

69

Сила сопротивления, обусловленная образованием пограничного слоя на профилях решетки, называется профильным сопротивле­ нием, а вызываемые ею потери — профильными. У изолированно ра­ ботающей решетки, свободной от влияния соседних решеток, про­ фильное сопротивление является единственным источником гидрав­ лических потерь.

Профильное сопротивление вызывается двумя физически раз­ личными факторами и соответственно имеет две составляющие: со­ противление трения и сопротивление давления. Первая составляю­ щая является прямым следствием собственно трения газа о поверх­ ность профиля и представляет результирующую распределенных по

этой поверхности касательных сил. Вто­ рая составляющая обязана своим про­ исхождением перераспределению стати­ ческого давления вокруг профиля по сравнению с идеальным случаем, вслед­ ствие чего у главного вектора нормаль­ ных сил, действующих на поток, появ­ ляется составляющая, направленная на­ встречу средней скорости w m.

На профильное сопротивление влияет большое число различных факторов, основными из которых являются: форма профиля, его относительная толщина,

шероховатость поверхности, густота решетки, число М, число Re и угол атаки. При этом роль каждой из составляющих профиль­ ного сопротивления зависит как от конфигурации решетки, так и от режима ее работы, которым, в частности, определяется харак­ тер обтекания профилей.

В случае безотрывного обтекания решетки, составленной из от­ носительно тонких профилей (с < 0,1), дозвуковым потоком основ­ ную часть профильного сопротивления (порядка 75% и более) со­ ставляет сопротивление трения. Сопротивление давления в этом случае невелико и обусловливается главным образом потерей дав­ ления по длине пограничного слоя и образованием вихрей за задней кромкой профиля из-за ее конечной толщины (рис. 27). Указанные вихри приводят к понижению давления за выходной кромкой, вслед­ ствие чего и увеличивается сопротивление давления.

Потери энергии, связанные с образованием застойной области за задней кромкой профиля, называются кромочными. Эти потери осо­ бенно оильно увеличиваются при большой толщине выходной кром­ ки даже при условии хорошего ее округления, в связи с чем послед­ нюю всегда стремятся выполнить возможно более тонкой, на сколь­ ко позволяют конструктивные и технологические требования.

При срывном обтекании решетки значимость сопротивления дав­ ления существенно изменяется. Если отрыв пограничного слоя про­ исходит на значительном удалении от задней кромки профиля, то в его хвостовой части образуются интенсивные возвратные течения

70

и мощные сосредоточенные вихри, которые приводят к ревкому воз­ растанию сопротивления давления. В то же время сопротивление трения несколько уменьшается. Поэтому при развитом отрыве про­ фильное сопротивление намного превосходит его значение, соответ­ ствующее безотрывному обтеканию, и в основном обусловливается сопротивлением давления.

Отрыв потока, вызываемый местной диффузорностью течения > поверхности профиля, может возникать в решетке любого типа, но дальнейшее его развитие происходит неодинаково. В диффузорной решетке вследствие замедленного движения всего потока начав­ шееся явление срыва развивается сильнее и привадит к большим потерям, чем в конфузарной решетке, где из-за ускоренного течения газа срыв обычно имеет местный характер.

В случае обтекания решетки сверхзвуковым потоком газа про­ фильное сопротивление заметно увеличивается вследствие появле­ ния волнового сопротивления, которое является одной из составляю­ щих сопротивления давлении.

Заметим также, что в процессе эксплуатации из-за возможного изменения формы профиля и состояния его поверхности (коррозия,

еепрофильного сопротивления схр.

Из полученного соотношения, в частности, следует, что при

прочих равных условиях профильные потери с увеличением гу­

стоты должны возрастать пропорционально . Физически такая

71