P4250111

182

— zachodzi równość liczb podobieństwa, głównie liczby Reynoldsa i liczby Macha oraz równość stopnia turbulencji na wiodę do wieńca.

Jeżeli chodzi o podobieństwo geometryczne, to należy pamiętać, że musi być ono zachowane zarówno w skali makro, jak i w skali mikro — tj. z uwzględnieniem chropowatości powierzchni, luzów itp. drobnych wymiarów. Natomiast dotrzymanie takich samych wartośri liczb podobieństwa nie jest niekiedy warunkiem koniecznym. W obszarze małych liczb Macha Ma < 0,3-0,4 oraz dużych liczb Reynoldsa Re > 10³ —10⁶ nie jest konieczne utrzymanie tych samych wartośd Ma, Re w modelu i w skali technicznej.

Badania modelowe można wykonywać, - stosując jako czynnik roboczy powietrze atmosferyczne.

2.1.    Badania na nieruchomych modelach

Najprostsze badania obejmują pomiary strat w płaskich palisadach profili. Mimo swej prostoty badania takie mogą dostarczyć przydatnych wyników, pozwalających określać stratę profilową. Straty w palisadzie nie zależą od tego, czy jest ona nieruchoma (łopatki kierowniczek czy wirująca (łopatki robocze). Wobec tego zarówno jedne, jak i drugie mogą być badane na modelu nieruchomym.

W przypadku silnie odchylających palisad akcyjnych pomiary tego typu dają często za małe wartości strat, nie odpowiadające w artościom występującym w rzeczywistych warunkach technicznych.

Badane palisady mogą być płaskie lub pierścieniowe. Warunki przepływu w palisadach płaskich odbiegają znacznie od warunków przepływu w wieńcach łopatkowych, które są przecież pierścieniowe. Z tego powodu wyniki badań palisad płaskich należy odpowiednio korygować za pomocą dodatkowych pomiarów na palisadach pierścieniowych.

2.2.    Badania na maszynach modelowych

Współczynniki strat wyznaczone za pomocą badań nieruchomych palisad nie nadają się bezpośrednio do obliczeń stopni turbinowych, gdyż nie uwzględniają wielu istotnych efektów, wynikających m.in. ze współpracy palisad w stopniu (palisady kierowniczej i palisady wirnikowej). Nieruchoma palisada profili, badana w tunelu aerodynamicznym, jest opływana powietrzem o wyrównanym polu prędkości i bardzo małej turbulencji na wlocie do palisady T₀ = 0,5—2%.

W warunkach pracy stopnia turbiny turbulencja przed wieńcem jest wielokrotnie większa, co odbija się wyraźnie na stratach profilowych. Z kolei niewyrównany profil prędkości zarówno wzdłuż podziałki, jak wzdłuż wysokości palisady powoduje wzrost strat profilowych, a także wyraźny wzrost strat brzegowych.

Zaobserwowano przede wszystkim, że straty brzegowe, związane ze skończoną długością łopatki l/s, mierzone na palisadach nieruchomych są około 2 razy mniejsze niż na maszynach modelowych. Wynika to między innymi z warunków napływu czynnika w strefie brzegowej do sąsiedniej palisady (rys. Y1.8)._

Rys. V1.8. Warunki dopływu do wirnika w strefie brzegowrej

Z powodu zwiększonych strat w strefie brzegowej w sąsiedztwie ograniczeń poprzecznych kanału prędkość wypływu z kierownicy c\ jest mniejsza niż w środkowej części łopatki, c\ < c,. W rezultacie kąt prędkości względnej w tej strefie /3\ bardzo silnie różni się od kąta występującego w środkowej części łopatki. Nieprawidłowy kąt napływu /J\ na łopatki wirnikowe prowadzi do dodatkowych strat brzegowych, których nie można zamodelować badając palisady nieruchome. Opierając się na stratach brzegowych mierzonych na modelach nieruchomych, otrzymuje się nierealne, zaniżone wartości.

2.3. Uogólnione współczynniki strat

Jeżeli dana palisada pracuje jako kierownicza bądź wirnikowa, to w obu przypadkach otrzymuje się te same współczynniki strat. Nic będziemy wiec tu rozróżniać strat w kierownicy C_k i strat w wirniku £_w, lecz operować będziemy stratami w palisadzie (.

2.4. CeoraetHn palisady

W dalszym ciągu zakładamy, że profil łopatki jest każdorazowo korzystnie skonstruowany. Dla silnie odchylających palisad turbinowych istotne znaczenie ma, jak już wspomniano, nic tylko profil łopatki, ale też kształt kanału między sąsiednimi profilami. Korzystna wielkość podziałki względnej \ - i/s może być podana ścisłe tylko dla profili o konkretnym kształcie. ^T,,k na przykład profile akcyjne o ostrym no-k" wymagają mniejszych wartości Fniż profile akcyjne o silnie zaokrąglonym nosku (i tych samych kątach Optymalne uśrednione w- podzit Iki odniesionej t/s podano na rysunku VI.9 w zależności od kąta wlotowego u₀. fł_t i wylotowego a_ls p₂. Ogólnie