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
.
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.
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;
f - площадь проходных сечений межлопаточных каналов;
- угол выхода потока, в абсолютном движении.
Для осевой
ступени отношение оказывается равным единице.
При
оптимальных параметрах рабочих и сопловых решеток соблюдение перечисленных
отношений, угла и величин
, Re,
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.