Стенд для продувки лопаточных решеток турбомашин Советский патент 1992 года по МПК G01M15/00 

Изобретение относится к экспериментальному оборудованию для газодинамических исследований элементов турбомашин, в частности к стендам для продувки их кольцевых и секторных решеток.

Известны стенды для продувки кольцевых решеток, содержащие подводящий канал, корпус для размещения исследуемой решетки и отводящий канал с устройством для создания на выходе из решетки радиального градиента давлений, выполненным, например, в виде кольцевого диска с прорезями, переменной по высоте лопаток пропускной способности, либо в виде решетки радиальных штырей и др. 1

Недостатком такой конструкции является возникновение на трансзвуковых режимах работы скачков уплотнения перед неподвижными элементами указанного устройства, что значительно искажает поле течения за кольцевой решеткой.

Известен также стенд для продувки лопаточных решеток турбомашин, содержащий подводящий канал, корпус для размещения исследуемой решетки и отводящий канал с размещенным в нем сопротивлением 2.

Недостатком такой конструкции также является возникновение на режимах Азад 0,9-1 системы скачков на входных кромках спрямляющих лопаток. Кроме того, возможно отражение кромочных скачков, возникающих за исследуемой решеткой, от поверхности спрямляющих лопаток обратно в поток. Это искажает структуру течения за решеткой и значительно увеличивает погрешность измерений. Наконец, подобное, устройство может обеспечить близкий к наМ о сл

00

турному радиальный градиент давления только на одном режиме (для которого оно было спроектировано). При изменении режима работы данной решетки (и тем более при исследовании другой решетки) устройство не обеспечивает потребного радиального градиента на выходе.

Целью изобретения является обеспечение натурного радиального градиента давлений на выходе из кольцевой (секторной) решетки при минимальном искажении структуры потока в сечении измерений.

Цель достигается тем, что стенд для продувки лопаточных решеток турбомашин содержит кольцевой корпус, в котором установлена лопаточная решетка, подключенный на входе и на выходе соответственно к газоподводящему и газоотводящему кольцевым патрубкам, и диафрагму, размещенную в газоотводящем патрубке с образованием со стенкой последнего уступа, с целью максимального приближения радиального градиента давления на выходе решетки к натурным значениям при минимальном искажении структуры потока, Диафрагма выполнена кольцевой и укреплена в стенке патрубка с возможностью радиального перемещения, а отношение расстояния от выходного среза лопаточной решетки до диафрагмы к шагу решетки составляет 0,5-2,0.

На фиг.1 показан продольный разрез стенда; на фиг.2 показан вид на стенд со стороны выхлопа (вид А на фиг.1); на фиг.З и 4 показаны результаты, полученные с использованием предлагаемого устройства.

Стенд содержит газоподводящий кольцевой патрубок 1, кольцевой корпус 2 для размещения исследуемой кольцевой или секторной лопаточной решетки 3 и газоот- водящий кольцевой патрубок 4 с размещенной в нем диафрагмой 5, образующей со стенкой последнего уступ, с целью максимального приближения радиального градиента давления на выходе решетки к натурным значениям при минимальном искажении структуры потока. Диафрагма 5 выполнена кольцевой и укреплена в стенке патрубка с возможностью радиального перемещения, а отношение расстояния от выходного среза лопаточной решетки до диафрагмы 5 к шагу решетки составляет 0,5- 2,0.

При испытании кольцевой (секторной) решетки 3 для создания потребного радиального градиента давления на выходе с помощью диафрагмы 5 на наружном диаметре газоотводящего канала 4 образуется кольцевой уступ высотой д. При этом в потоке вследствие искривления линий тока к

втулке возникает радиальный градиент давления. Изменяя глубину погружения элементов диафрагмы 5 в проточную часть (высоту уступа (5), можно получать любой заданный градиент давления.

Обтекание кольцевого уступа под углом /fe 15-30° к окружному направлению даже на сверхзвуковых режимах работы не приводит к возникновению дополнительных скачков уплотнения в потоке. Поскольку высота уступа не превышает нескольких миллиметров, он практически не влияет на форму и интенсивность внешних кромочных

скачков за лопатками и не приводит к их отражению. Все это способствует сохранению регулярной структуры потока за решеткой, близкой к натурной в условиях турбинной ступени.

Устройство позволяет легко устанавливать произвольный (потребный) радиальный градиент статического давления на выходе в зависимости от решетки и режима ее работы в процессе эксперимента. Измерения газодинамических параметров и газодинамической эффективности в этом случае будет сопровождаться минимальной погрешностью. Наличие гладкой втулки значительной осевой протяженности ()

способствует безотрывному течению на внтреннем диаметре за решеткой.

На фиг.З в качестве иллюстрации показано отношение осредненных давлений на периферии и у втулки Р2нар/Р2вт в зависимости от приведенной скорости за кольцевой решеткой на среднем диаметре Азадср при различной высте выступа 5 на наружном диаметре отводящего канала. Видно, что с увеличением 6 радиальный градиент давлений

быстро возрастает. На фиг.4 показано распределение статического давления по высоте лопаток на режимах Язадср -1,1 и 1,15 при высоте выступа д 3 мм.

45

Формула изобретения

Стенд для продувки лопаточных решеток турбомашин, содержащий корпус с лопаточной решеткой, подключенный на

входе и на выходе соответственно к газоподводящему и газоотводящему кольцевым патрубкам, и диафрагму, размещенную в последнем с образованием со стенкой патрубка уступа, отличающийся тем, что, с

целью максимального приближения радиального градиента давления на выходе из решетки к натурному при минимальном искажении структуры потока, диафрагма выполнена кольцевой и укреплена в стенке

патрубка с возможностью радиального пе- ходного среза лопаток до диафрагмы к шагу ремещения, а отношение расстояния от вы- решетки составляет 0,5-2,0.

Использование: для газодинамических исследований элементов турбомашин, в частности их кольцевых и секторных решеток. Сущность изобретения: обеспечение максимального приближения радиального градиента давления на выходе решетки к натурным значениям при минимальном искажении структуры потока в сечении измерений (что повышает достоверность результатов исследования). Стенд содержит газоподводящий кольцевой патрубок, кольцевой корпус для размещения кольцевой или секторной лопаточной решетки и газо- отводящий кольцевой патрубок. Новым в конструкции является выполнение диафрагмы, размещенной в газоотводящем патрубке с образованием со стенкой последнего уступа с целью максимального приближения радиального градиента давления на выходе решетки к натурным значениям при минимальном искажении структуры потока. 4 ил. сл С

Фиг.1

Ргнар

Ot9 1,0 1,1 1,2 1,3 Фиг. J

Фиг. 2

О

W

0,Ь8 0,52 Фиг. 4