Выше упоминалось, что при постановке экспериментальных исследований практически невозможно выдержать все условия подобия одновременно. Поэтому на практике широко используются понятия:
 .
.
Применительно
к турбинной ступени автомодельность - независимость явлений, происходящих в
ней, и характеристик ступени от какого-либо определяющего критерия в заданных
пределах изменения его значения. Частным случаем автомодельности является
практическая независимость КПД ступени от числа Re при  . Для различных турбинных ступеней началу области
автомодельности соответствуют разные числа Re. В значительной
мере это связано с различной относительной величиной бугорков шероховатости на
поверхностях сопловых и рабочих лопаток. Явление автомодельности по числу Re в турбинной
ступени в известной мере аналогично этому явлению при турбулентном течении в
шероховатых трубах. В области гидродинамически гладких труб зависимость
коэффициента сопротивления труб является автомодельной по относительной высоте
бугорков шероховатости, но от числа Rе коэффициент
сопротивления в этой области не зависит. В области развитой шероховатости,
наоборот, упомянутая зависимость автомодельна по Re и не автомодельна
по отноcительной высоте
бугорков шероховатости
. Для различных турбинных ступеней началу области
автомодельности соответствуют разные числа Re. В значительной
мере это связано с различной относительной величиной бугорков шероховатости на
поверхностях сопловых и рабочих лопаток. Явление автомодельности по числу Re в турбинной
ступени в известной мере аналогично этому явлению при турбулентном течении в
шероховатых трубах. В области гидродинамически гладких труб зависимость
коэффициента сопротивления труб является автомодельной по относительной высоте
бугорков шероховатости, но от числа Rе коэффициент
сопротивления в этой области не зависит. В области развитой шероховатости,
наоборот, упомянутая зависимость автомодельна по Re и не автомодельна
по отноcительной высоте
бугорков шероховатости  .
.
Частичное
гидродинамическое подобие - соблюдение подобия лишь по определяющему критерию и
нарушение его по другим, влияние которых незначительно. Так, например, при
малых дозвуковых скоростях не выдерживают подобие по числу  , то есть не учитывают сжимаемость среды,
но выдерживают величину числа Re (или сохраняют его находящимся
в области автомодельности), моделируя таким образом влияние сил вязкости.
, то есть не учитывают сжимаемость среды,
но выдерживают величину числа Re (или сохраняют его находящимся
в области автомодельности), моделируя таким образом влияние сил вязкости.
В заводской практике используется частичное геометрическое подобие, при котором возможны небольшие отклонения от номинальных размеров отдельных второстепенных элементов ступени. Не нарушая характер явления в целом, это приводит к некоторым локальным изменениям рабочего процесса в ступени, которые могут быть учтены системой поправочных коэффициентов. В частности, в турбинной ступени практически невозможно выдержать микроподобие - подобие относительной шероховатости. При малых числах Re автомодельность может наблюдаться даже при заметных шероховатостях. При больших числах Re , когда пограничный слой достаточно тонок, шероховатость учитывается системой специальных поправок.
При изготовлении турбин встречаются и нарушения миллиподобия -наличие небольших отклонений в конструкции отдельных деталей (отсутствие подобия в перекрышах, местных очертаниях межлопаточных каналов, относительной толщине выходных кромок, величине открытых и закрытых зазоров и т.д.). Обычно влияние каждого из этих факторов может быть учтено введением специальных поправок, основанных на экспериментальных данных.
В отличие от нарушения геометрического микро- и миллиподобия отклонение от геометрического макроподобия допускать нельзя, поскольку подобие основных элементов турбинной ступени определяет характер рабочего процесса в ней. К основным элементам подобия, определяющим макроподобие, относятся: подобие профилей рабочих и сопловых лопаток, шагов лопаток, их высот, относительной длины и ширины и т.д. Наличие макроподобия означает подобие в главном. При проектировании ступени наличие подобия в главном подразумевает подобие важнейших геометрических размеров и оптимальный выбор в каждом случае элементов проточной части.
В качестве определяющих безразмерных характеристик ступени (даже при отсутствии подобия решеток и профилей) выбираются следующие отношения:
 ;
;  ;
;  ;
;  ,
,
где  - высота сопловых лопаток;
 - высота сопловых лопаток;
f - площадь проходных сечений межлопаточных каналов;
        - угол выхода потока, в абсолютном движении.
 - угол выхода потока, в абсолютном движении.
Для осевой
ступени отношение  оказывается равным единице.
 оказывается равным единице.
При
оптимальных параметрах рабочих и сопловых решеток соблюдение перечисленных
отношений, угла  и величин
 и величин  , Re,
, Re,  позволяет ожидать, что спроектированная
ступень будет иметь хороший КПД.
 позволяет ожидать, что спроектированная
ступень будет иметь хороший КПД.
8.6. Об определяющих критериях
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.