06 марта 2016г.
В современном двигателестроении все большую популярность набирают газотурбинные установки малой мощности [1].
Возникают ситуации, когда преобразование кинетической энергии рабочего тела в одной ступени турбины неприемлемо из-за больших потерь энергии, возникающих в результате большого перепада энтальпий рабочего тела, сопровождающегося сверхзвуковым течением. В этом случае встает вопрос проектирования многоступенчатых турбин, для оптимального профилирования проточной части которых необходимо знать значение угла выхода потока рабочего тела из рабочего колеса ступени. Работы в области исследования угла выхода потока рабочего тела из рабочего колеса микротурбины были выполнены в Дальневосточном федеральном университете [3, 4, 6].
Истечение потока рабочего тела из рабочего колеса микротурбины идентично истечению из сопловой решетки, однако необходимо учитывать присутствие неподвижного направляющего аппарата за вращающимся рабочим колесом.
В работе [5] были представлены результаты исследования влияния характеристического числа (U/C) (отношение абсолютной скорости потока на выходе из рабочего колеса и его окружной скорости вращения) на угол выхода рабочего тела из рабочего колеса микротурбины при сверхзвуковом течении.
При больших значениях характеристического числа конструктивный угол выхода лопаток рабочего колеса существенно влияет на угол выхода потока (Рисунок 1).
Влияние числа Маха при этом снижается из-за
усиления шаговой
неравномерности, возникающей вследствие того,
что рабочее тело течет в колесо
с осевым выходом,
с неподвижными лопатками, порождающими образование вихрей большой
интенсивности, влияние которых
превалирует над влиянием
числа Маха.
Угол выхода
потока рабочего тела имеет экстремум
по характеристическому числу (Рисунок 2), что обусловлено усилением влияния шаговой неравномерности до определенного значения, после которого интенсивность вихрей
между рабочим колесом
и колесом с осевым выходом
начинает превалировать над другими факторами, не позволяя потоку
отклоняться, и прижимает его к рабочему
колесу.
Для определения угла выхода потока из рабочего колеса микротурбины была разработана методика, представленная в работе [5]. Экспериментальная проверка
результатов, полученных по методике,
возможна на экспериментальной
установке для исследования малоразмерных турбинных ступеней
[2].
Работа выполнена под руководством к.т.н., доцента Фершалова
А.Ю.
Список литературы
1.
Агульник А.Б., Динь Т.З. Расчетное исследование параметров ГТУ малой мощности
на основе авиационных двигателей при «влажном» сжатии
// Научно-технический вестник Поволжья.
2013. № 4. С. 36-39.
2.
Кузнецов Ю.П., Чуваков А.Б. Экспериментальная установка для исследования малоразмерных турбинных ступеней // Известия высших учебных
заведений. Машиностроение. 2013. С. 54.
3.
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.
4.
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.
5.
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.
6.
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.
