В настоящее время, когда угроза энергетической безопасности объектов народного хозяйства стоит как никогда остро, работы, связанные с разработкой и совершенствованием мобильных турбогенераторов, обладают повышенной актуальностью [1,2].

При проектировании многоступенчатых турбин встает вопрос об определении угла выхода потока из рабочего колеса турбины. Это необходимо для оптимального профилирования направляющего аппарата следующей ступени турбины [4, 5,7].

Характер истечения потока рабочего тела из рабочей решетки аналогичен истечению из сопловой решетки. В работе [4] исследовано влияние числа Маха на угол выхода потока из суживающейся решетки (Рисунок 1). Однако, в случае с рабочим колесом необходимо учитывать явления, связанные с вращением. В косом срезе происходит увеличение скорости потока до сверхзвуковой и одновременно отклонение потока, которое рекомендуется определять по формуле Бэра [4].

В работе [5] были представлены результаты исследования влияния числа Маха на угол выхода рабочего тела из вращающегося рабочего колеса микротурбины при сверхзвуковом течении (Рисунок 2).


При малых числах Маха влияние конструктивного угла на угол выхода потока не выявлено. Это можно объяснить тем, что число Маха влияет на расширительную способность косого среза, из-за чего при малых его значениях определяющее воздействие на угол выхода потока оказывают кромки колеса с осевым выходом, расположенного за рабочим колесом экспериментальной установки (колесо с осевым выходом имитировало присутствие направляющего аппарата многоступенчатой турбины). При увеличении числа Маха происходит рост угла выхода потока, что является следствием расширения потока в косом срезе, который отклоняет поток относительно оси канала (Рисунок 2). В результате угол выхода рабочего тела из канала рабочего колеса оказывается больше угла выходного сечения.

Для количественной оценки угла выхода потока из рабочего колеса сверхзвуковой микротурбины необходимо воспользоваться методикой, представленной в работе [6]. Экспериментальная проверка результатов, полученных по методике, возможна на экспериментальной установке для исследования малоразмерных турбинных ступеней [3].

Работа выполнена под руководством к.т.н., доцента Фершалова А.Ю.

 

 

Список литературы

1.     Воропай Н.И., Клименко С.М., Криворуцкий Л.Д., Пяткова Н.И., Сендеров С.М., Славин Г.Б., Чельцов М.Б. О сущности и основных проблемах энергетической безопасности России // Известия Российской академии наук. Энергетика. 1996. № 3. С. 38.

2.     Воропай Н.И., Сендеров С.М., Рабчук В.И. Стратегические угрозы энергетической безопасности России // ЭКО. 2006. № 12. С. 42-58.

3.     Кузнецов Ю.П., Чуваков А.Б. Экспериментальная установка для исследования малоразмерных турбинных ступеней // Известия высших учебных заведений. Машиностроение. 2013. С. 54.

4.     Фершалов А.Ю. Повышение эффективности рабочих колес судовых осевых малорасходных турбин // диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук / Дальневосточный государственный технический университет. Владивосток, 2011.

5.     Фершалов А.Ю. Повышение эффективности рабочих колес судовых осевых малорасходных турбин // автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук / Дальневосточный государственный технический университет. Владивосток, 2011.

6.     Фершалов А.Ю., Фершалов М.Ю. Методика определения газодинамических и конструктивных характеристик проточной части большешаговых рабочих колес малорасходных турбин // Вестник машиностроения. 2014. № 10. С. 29-31.

7.     Fershalov A.Yu., Fershalov M.Yu., Fershalov Yu.Ya., Sazonov T.V. Results of the study rotor wheels supersonic microturbines with a large angle of rotation of the flow // Applied Mechanics and Materials. 2015. Т. 752-753. С. 884-889.