Розподіл швидкостей за профілем у прямій решітці профілів

3.5. Розподіл  швидкостей  за  профілем  у  прямій  решітці  профілів.

Циркуляція  швидкостей  навколо  профілю  є  інтегральною  характеристикою  розподілу  швидкості  по  контуру  профілю.  Залежно  від  циркуляції  вдається  виразити  інтеграційні  параметри  взаємодії  потоку  з  лопатевою  системою.Оцінка  гідродинамічних  якостей  лопатевих  систем  вимагає залучення  більш  детального  опису  потоку,  який  обтікає  решетку.

Найголовнішою  характеристикой решітки  є  розподіл швидкостей  за профілем, під  яким  розуміют  залежність швидкості  на  профілі  від довжини  дуги  вздовж його  контуру.

Знання  розподілу  швидкостей  (а отже,однозначно зв вязанного з ним розподілу тисків )  є  необхідним  для  роз вязку  широкого  кола  задач,  що виникають  як  при  проектуванні  лопатевих  систем  , так і  під  час  розрахунку  їх  показників.

За відомим  (визначеним) розподілом  швидкостей  с = f (s)   визначається   однозначно  пов язаний з ним  розподіл тисків  p = p ( S ), за  яким  знаходяться  значення  сил і  моментів,  що діють  на  лопатевісистеми  гідромасшин. На підставі  розподілу  швидкостей  аналізуються  характер  обтікання лопатевих  систем  ( дифузорний,  конфузорний ) , відповідність  знайдених у процесі  профілювання  вхідних  геометричних  кутів  вхідним  кутам    потоку,   виконуються  розрахунки  втрат  енергіі, точок  відривання  потоку  тощо.

Відзначимо  необхідність  знання  розподілу швидкостей  і  тисків  для визначення  можливих  зон  розрядження  на  лопатах, що   пов язане з  аналізом  їх  кавітаційних  властивостей.

Розподіл  швидкостей  і  тисків  за  профілем  знаходять  шляхом  роз язування   задачі  обтікання.

3.5.2.              Розглянемо  розподіл   швидкостей  по  профілю  у  прямій  решітці  при

її обтіканні  потоком  ідеальної   нестискуваної  рідини.

Під  розподілом  швидкості  за  профілем  у  решітці  розуміють  залежність значення  швидкості  на  профілі  від  його  дуги  с  =   с (s).

Розподіл  швидкості  при  заданій  геометрії  решітки  визначено,  якщо  зазадані   значення  і  напрям  швидкості  с    до  решітки,  а  також положення  задньої  критичної  точки  на  профілі  А    .

У  критичних  точках  А     та     А    швидкість  дорівнює  нулю.. Середнє

( за  довжиною  профілю )  значення  швидкості  на  опуклому  боці  профілю більше  ніж  на  угнутому.

Близько  вхідної  критичної  точки  швидкість  різко  зростає,  маючи  максимум .  На  вихідній  кромці  кінцевої  товщини  швидкість  також  має  максимум.

Положення  заданної  критичної  точки  обирається  з  умови  рівності   максимальних  значень  швидкостей  близько  критичної  точки.

На  рисунку  3.11,а,б  показано  приблизний  характер  розподілу  швидкості

потоку  ідеальної  нестискуваної  рідини  при  нульовому  куті  атаки у  прямій турбінній   ( рис. 3.11,а)  та  насосній ( рис.3.11,б)  решітках  профілів.

Середній  рівень  швидкостей  на  опуклому  боці  профілю  більше, ніж  на угнутому. Збільшення  кривизни  профілю  приводить  до  зростання  швидкості. У

турбінній  решітці  потік  прискорюється, у  насосній -  уповільнюється.

Розподіл  швидкостей  досить  сильно  залежить  від  кута  атаки.  При  зростанні  додатного кута атаки пік швидкості  на  опуклому  боці  профілю  зміщується  до  критичної  точки  на  вхідній  кромці.  Зміщення  піка  супроводжується збільшенням  максимальної  швидкості  Зменшення  радіуса  у  вхідній  кромки сприяє  інтенсивному  наростанню  цих  явищ. При  від ємному  куті  атаки  може з явитись  пік  швидкості  на  вигнутій  поверхні  профілю.

При  обтіканні  профілю  з  великими  кутами  атаки  на  вхідній  кромці

виникають  значні  швидкості.  Наступне  зменшення  швидкості    та  підвищення свідчить  про  дифузорну  ділянку.