Параметрический анализ и создание переходного патрубка турбовального газотурбинного двигателя, страница 6

          в) влияние степени расширения диффузора. Влияние этого параметра при постоянном относительном входном диаметре, можно рассматривать при сохранении неизменным одного или двух разных размеров: относительной длинны  либо плоского угла . Тогда в первом случае степень расширения будет меняться за счет угла , а во втором – за счет длины .

          Зависимость полных потерь от степени расширения в обоих рассматриваемых случаях приведена на рис. 3.6. С ростом степени расширения коэффициент потерь ξ_п вначале падает до  некоторого минимального значения, а затем начинает интенсивно возрастать.

          При постоянной длине малым степеням расширения соответствуют и малые значения плоских углов . В этих условиях возмущения , вносимые угловыми изломами на входном участке диффузора, еще существенно не изменяют характер течения внутри канала, а коэффициент потерь с выходной скоростью интенсивно уменьшается с ростом n, вызывая столь же интенсивное уменьшение величины ξ_п.

Рисунок 3.6 – Зависимость ξ_п от степени расширения n

при =const (а) и  (б) (d/l=5,4) пени расширения n при

          Однако с ростом степени расширения отрицательное влияние углов α₁ и α₂ нарастает, а интенсивность снижения потерь с выходной скоростью ξ_в.с падает и при некоторой величине n достигает минимальный уровень потерь. Чем больше длинна , большая степень расширения может достигнута одинаковых критических значениях угла . В соответствии с этим и происходит отмеченное на рис. 3.6, а смещение оптимальных степеней расширения в сторону больших значений при увеличении длинны  и соответсятвуещее снижение значения коэффициента полных потерь.

          Картина, аналогичная рассмотренной, наблюдается и в том случае, когда степень расширения изменяется за счет длины  при постоянном угле . Здесь рис 3.6, б с ростом степени расширения происходит вначале интенсивное падение коэффициента полных потерь ξ_п, а затем при n>3 его величина практически не меняется. Другими словами, в этом случае рост внутренних потерь с увеличением n (с увеличением длинны ) полностью компенсируется снижением потерьс выходной скоростью.

          Если же угол оказывается большим, то при сравнительно малом увеличении длинны  происходит интенсивное увеличение степени расширения. В таких условиях локальное увеличение положительных градиентов давления на входном участке совместно с возрастанием средней по каналу диффузорности приводит к отрыву потока уже в области небольших значений n. Соответственно с этим на кривых ξ_п появляется четко выраженный минимум, определяемый углом  и величиной n.

г) влияние относительной длинны . Относительная длинна не входит в число основных геометрических параметров, выбранных выше для характеристик кольцевых диффузоров, и, следовательно, ее влияние может быть оценено на основании приведенных опытных данных.

          Учитывая, однако, что относительная длинна довольно часто является заданной по чисто конструктивным соображениям, построим зависимость полных потерь от  при постоянных плоских углах  рис. 3.7,а и степенях расширения рис. 3.7,б. Первая зависимость получается путем перестроения рис 3.6, а, а вторая вытекает из рис. 3.6,б.

Рисунок 3.7 – зависимость ξ_п от безразмерной длинны

  при  (а) и  (б) (D/l=54).

При  с ростом  происходит изменение степени расширения. Естественно, что при отсутствии отрыва () рост длинны  приводит сдесь к падению потерь из-за снижения выходной скорости. При возникновении отрыва () на рассматриваемых кривых хорошо видны точки минимума потерь, соответсвующие критическим значением длинны _кр (критическим степеням расширения). Чем больше угол , тем меньше значение имеет _кр и более высокий уровень потерь достигается в минимальной точке.

          Рассматривая изменение потерь в зависимости от длинны  при постоянной степени расширения n, получим их мнотонное снижение с ростом  рис. 3.7, б, вызванное одновременным уменьшениемугла. Следует отпетить, что интенсивность снижения потерь при  заметно падает и зависит от степени расширения n. Чем больше n, тем в большей степени оказывается влияние относительной длинны . Однако во всех случаях, начиная с , влияние этого параметра становится несущественно. Отсюда следует важный практический вывод о возможности выполнения высокоэкономичных кольцевых диффузоров при конструктивно приемлемой длинне .