1
Изобретение относится к аналоговой вычислительной технике и предназначено для изучения потока в группе элементов проточной части центробежного компрессора, а также других типов лопаточных машин.
Известно устройство, в котором исследуемая область выполнена из проводящей среды, геометрически подобной периоду вращающихся и неподвижных элементов проточной части турбомашин. При этом неосесимметричное течение в улитке учитывается только приближенно на основе эквивалентной схемы. Устройство моделирует период поля течения, что не позволяет точно учесть взаимодействие улитки и диффузора.
Цель изобретения состоит в расширении класса решаемых задач и увеличении точности измерения.
Эта цель достигается тем, что в предложенном устройстве моделируемая область выполнена по форме многоярусного лопаточного диффузора и улитки и в отверстия профилей обтекаемых лопаток диффузора пропущены тороидальные трансформаторы, питаемые напряжением, соответствующим условию Чаплыгина-Жуковского.
На задней кромке лопаток и на передней кромке улитки диффузора установлены контактные датчики, соединенные поэлементно с блоком регистрации. Система токовводящих
электродов состоит из двух частей: одна установлена на входе в многоярусный диффузор и подключена к эталонному элементу, другая установлена на выходе улитки.
Такое выполнение устройства позволяет на основе прямой математической аналогии между полем скоростей и стационарным электрическим полем в проводящей среде воспроизвести течение в элементах проточной части
центробежного компрессора с определением оптимального режима его работы.
На чертеже дана функциональная схема устройства для моделирования проточной части турбомащин.
Модель исследуемой области 1 представляет собой профилированную пространственную электролитическую ванну или сплошную токопроводящую среду переменной толщины, выполненную геометрически подобной многоярусному лопаточному диффузору 2 и улитке 3 центробежного компрессора. Системы токовводящих электродов 4 и 5, установленных соответственно на входе в многоярусный диффузор и на выходе из улитки, создают потенциальное электрическое поле, моделирующее радиальную составляющую потока. Тороидальный трансформатор 6 установлен в центре исследуемой области и создает циркуляционное электрическое поле, моделирующее окружную составляющую потока. В сумме эти
два поля моделируют потенциальный циркуляционный поток на выходе из рабочего колеса центробежного компрессора.
В отверстия профилей обтекаемых лопаток диффузора пропущены тороидальные трансформаторы 7, создающие электрическое поле, моделирующее циркуляционные потоки вокруг лопаток. Режимы работы тороидальных трансформаторов 6 и 7 регулируют с помощью поэлементного блока питания 8, который одновременно питает электроды 4, 5 через эталонный элемент 9.
На задних кромках лопаток диффузора 2 и на передней кромке улитки 10 установлены контактные датчики 11, соединенные со входами поэлементного блока регистрации 12, состоящего из индивидуальных усилителей сигналов 13, электронных трубок 14 для визуального наблюдения за сигналами от контактных датчиков 11 и блока питания 15.
Устройство работает следующим образом.
Граничные условия устанавливают на входе в диффузор 2. Для этого напряжение от блока питания 8 подается на электроды 4, 5 и тороидальный трансформатор 6. Они создают потенциальное циркуляционное электрическое поле, моделирующее поток на выходе из рабочего колеса центробежного компрессора. Выполнение условия Чаплыгина-Жуковского на задних кромках лопаток диффузора 2, регистрируемого с помощью контактных датчиков 11 на блоке регистрации 12, осуществляется методом последовательных приближений, а именно путем регулирования электронных усилителей блока питания 8, подающих питание на тороидальные трансформаторы 7.
Изменением граничных условий на входе в диффузор 2 и суммарной циркуляции вокруг лопаток диффузора производится выполнение условия, аналогичного условию ЧаплыгинаЖуковского на передней кромке улитки 10. Это соответствует оптимальному режиму работы рабочего колеса, диффузора и улитки.
Измерение напряженности и построение изопотенциальных линий производится по всей исследуемой области 1.
Иредмет изобретения
Устройство для моделирования проточной части турбомащин, содержащее модель исследуемой области из проводящей среды, систему токовводящих электродов, блок питания, соединенный с тороидальным трансформатором и эталонным элементом, контактные датчики, подключенные к блоку регистрации, о тличающееся тем, что, с целью расщирения класса рещаемых задач и увеличения точности моделирования, оно содержит дополнительные тороидальные трансформаторы, установленные в прорезях, геометрически подобных профилям обтекаемых лопаток диффузора модели исследуемой области, на задних кромках которых и на передней кромке улитки диффузора модели исследуемой области установлены контактные датчики, одна часть системы токовводящих электродов установлена на входе в многоярусный диффузор модели исследуемой области и подключена к эталонному элементу, другая установлена на выходе улитки модели исследуемой области.
