Потери в скачках уплотнения

Потери в соплах

Коэффициент потери энергии в соплах x_с и скоростной коэффициент j.

Для того, чтобы правильно рассчитать потери энергии в. сопловых решетках, необходимо с возможно большей степенью точности определить значение коэффициента x_с.

Потери энергий в сопловых каналах зависят от очень большого количества факторов: от формы профилей, от шага решетки, угла установки профиля, хорды профиля и высоты канала, скорости потока, состояния поверхности стенок канала и т.д.

Потери в соплах могут быть разделены на две основные группы:

1. Профильные потери

а). трения в пограничном слое,

б). вихревые потери при отрывах потока на профиле (если эти отрывы имеют место),

в). вихревые потери за выходной кромкой (кромочные потери),

г). потери в скачках уплотнения – волновые потери, возникающие при околокритических и сверхкритических скоростях.

2. Концевые потери, связанные с конечной высотой сопловых каналов и возникающие у торцевых стенок.

а). потери трения в пограничном слое у торцевых стенок канала (стенок, ограничивающих канал по высоте),

б). потери вследствие вторичных токов, имеющих место на верхней и нижней торцевых стенках канала.

Рассмотрим подробнее, от чего зависит каждая из упомянутых потерь.

Потери трения в пограничном слое зависят в первую очередь от характера пограничного слоя – ламинарного или турбулентного, в котором скорость меняется от 0 до максимума, и где имеет место внутреннее трение.

x_тр = f(Re_c; M_1t; степени шероховатости стенок канала)

здесь n₁ кинематическая вязкость,

c₁ – скорость потока на выходе из канала,

b₁ – хорда профиля.

Практически, оптимальное значение числа РейнольдсаRe_c » 3×10⁵ ¸ 9×10⁵.

Вихревые потери при отрывах потока на профиле

Данные потери в сопловых аппаратах возникают редко; определить их величину в этом случае можно только экспериментом для конкретных условий.

Вихревые потериза выходной кромкой

Это – затраты кинетической энергии на поддержание вихревого движения за выходной кромкой и на перемешивание вихревого следа с ядром потока.

Коэффициент кромочных потерь (формула Флюгеля). К = 0,1 ¸ 0,3

a’_c – ширина канала в выходном сечении

Потери в скачках уплотнения

При дозвуковом течении в канале возможно образование местных зон сверхзвуковых скоростей, возникающих в районе наибольших скоростей на выпуклой стороне профиля. Эта местная зона затем размывается и переходит в дозвуковую зону. Такой переход, вызванный появлением скачка уплотнения, сопровождается потерей энергии.

Общая оценка профильных потерь – через коэффициент x_пр.

Величина x_пр может быть определена, если рассчитатьпо эмпирическим, а в ряде случаев и теоретическим формулам отдельные коэффициенты потерь. Для стандартных профилей данные по x_пр сведены в специальные графики, собранные в атласы профилей, по которым, в зависимости от конкретных условий и может быть найдено числовое значение x_пр.

Практически x_пр = 0,02 ¸ 0,08.