Теоретические сведения. Профильные потери энергии в лопаточной решетке представляют собой затраты части

Профильные потери энергии в лопаточной решетке представляют собой затраты части кинетической энергии потока на преодоление сопротивлений, возникающих в плоскопараллельном потоке вязкой жидкости при обтекании лопаток. Они являются лишь частью полных потерь энергии в решетке, в которые включаются, кроме профильных, и дополнительные потери на концах лопаток, где поток имеет пространственную структуру (концевые вихри).

Основными составляющими профильных потерь энергии являются [10]:

- потери на трение в пограничном слое и вихревые потери, возникающие при отрыве потока от поверхности лопатки (рис.14);

- кромочные (вихревые) потери в следе за выходной кромкой лопатки (рис.14);

- волновые потери при обтекании лопаток сверхзвуковым потоком (в дозвуковом потоке эта составляющая, естественно, отсутствует).

В некоторых случаях, например при выполнении настоящей лабораторной работы, экспериментальным путем определяются профильные потери энергии в целом (без разделения на составляющие).

Профильные потери энергии зависят от ряда конструктивных

и режимных параметров.

К конструктивным (геометрическим) параметрам решетки относятся: - форма профиля лопатки: изогнутость (угол поворота потока), тип входной кромки (острая или закругленная), толщина выходной кромки; - угол установки профиля в решетке; - относительный шаг решетки; - конфузорность и диффузорность межлопаточного канала; - шероховатость поверхностей лопаток. Режимными параметрами являются: - режим течения рабочего тела в решетке, т.е. числа Rе и M; - угол натекания потока на лопатку (угол атаки) i= ; - степень турбулентности потока; - степень неравномерности полей скорости, давлений, углов (рис.15). По определению профильные потери энергии в прямой направляющей (сопловой) решетке лопаток . Теоретическая абсолютная скорость истечения из НА с1t в i-й точке в сечении 1 определяется из уравнения энергии (рис. 16) . Действительная абсолютная скорость истечения из НА изменяется по шагу из-за потерь энергии в соответствии с изме- нением давления . В i-й точке потока за решеткой скорость . Отношение скоростей в i-й точке в сечении 1 называется коэффи- циентом скорости.	Рис. 14. Схема образования пограничного слоя на лопатке и кромочного следа за сопловой решеткой: а,б – при обтекании без отрыва и с отрывом потока от лопатки     Рис. 15. Распределение относительной скорости с1/с1макс, относительного статического давления и углы выхода потока за решеткой по шагу t на разных расстояниях от решетки Z: сплошные линии при Z=0,1t; пунктирные – при Z=1,8t
При определении профильных потерь энергии обычно используется средняя по шагу скорость в среднем по высоте сечения достаточно длинной лопатки : .	Рис.16. Тепловой процесс расширения газа в сопловой решетке в i,s -диаграмме

Отношение называется коэффициентом скорости НА.

Тогда профильные потери энергии в НА

,

где – коэффициент профильных потерь НА.

Таким образом, для определения коэффициентов φ и не-

обходимо опытным путём получить распределение скоростей и по шагу решетки.

В ряде случаев для повышения достоверности опытных данных в качестве параметра потока также применяются: критическая скорость

и скоростные коэффициенты

.

При этом среднее по шагу полное давление перед и за решеткой лопаток

.

5.3. Методика проведения эксперимента