автореферат диссертации по авиационной и ракетно-космической технике, 05.07.05, диссертация на тему:Влияние основных параметров прямых турбинных решеток пониженной суммарной конфузорности на их аэродинамические характеристики

шшерстпо ишл, гдаегс оеразоблюя и

п-г> л п технической пог^ггики № < 8 и и .'-I

' юшвск>й ордж .¡.ениы п ордена октябрьской ребс1юции авиационный институт имени с.ОРдаНШЩЗЕ

удк 621.438

Е!$£НК0 Николай Владимирович

шшие основных параметров пряшх "угеиншх

меток поименной сужаркой конзузоркости на их аэрсд^шнес&е характеристики

Специальность 05.07.05 Тепловые двигатели летательных аппаратов

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

г.Москва Издательство маи 1992г.

Работа выполнена в Московском ордена Бенина и ордена Октябрьской Революции авиационном институте имени Сорго Ордгг.-„ш:-кидзе.

Научный руководитель: Доктор технических наук,

профессор Емии О.Н.

Официальные оппоненты: Доктор технических наук,

профессор Кириллов А.Н. кандидат технических наук, Мамаев Б.И.

Ведущая организация: НЛО "Сатурн" им.А.М.Люлька

Защита состоится "__199 г.

на заседании специализированного Совета КР 053.04.01 при Московском авиационном институте.

Адрес института: 125871, Москва, ГСП, Волоколамское и.,д.4.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МАИ.

Автореферат разослан "_"_199 г.

Ученый секретарь специализированного Совета кандидат технических наук,

доцент } Т.о.Михайлова

З^ИШЕ ОСНОВНЫХ ПАРАМЕТРОВ ПЕЯШХ ТУРБИННЫХ РЕШЕТОК

ПОНЖЕННОЙ СУММАРНОЙ КСН©'30РПССТИ КА Ж

АЭРОДЖЖНЕСЮЕ ХАРАКТЕРИСТИКА

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы Диссертация Ещенко Н.В. посвядена экспериментальному исследованию особенностей рабочего процесса и аэродинамических характеристик решеток турбин с пониженной суммарной кожру?орн1,стью с обоснованием характера зависимости оптимального шага от основных параметров таких рэиеток и определением границы области бессрывного обтекания лопаток в турбинных решетках со значительна раскрытием меридиональных обводов проточной части.

Неуклонное повышение параметров термодинемическсто цикла остается основной тенденцией б совершенствовании рабочего процесса авиационных ГТД.

Увеличение темлерат/рь: газа перед турбине* ц_ продельных значений приводят к опредсдсик.; собск.ьгст'и з г«сот ,;р--

"очной "астл и"»" турбин. Сохранение приемлемых значений расхода схяаждагщего воздуха в турбине вксокого давг.енк« при увеличении температуры газа требует уменьшения раст«»гкве.тцих напряжений в .рабочих лопатках, что "остнгается уменьшением их высоты. Это приводит к расширению обводов проточной части а меридиональном сечении соплового аппарата, отчего погельготен дополнительные потери, причем, б некоторых случаях, значительные'.

В настоящее врекм .¡зЕестно большое число экспериментрлыл»х исследований соплс-ьггх аппаратов с уикренисм приточной части в области энергс-урбоотроения применительно к последним ступеням мощных пароБЫх турбин, которые имеют специфические особенности,

такие как значительные удлинения ло:што.-:, большая пеерногть, наличие перекрыт, что не погпсли/.с пспильсояать полученные результаты в аы:атурбострое;:ии. Применительно к турбинам ГТД исследования проводились главным образом в Ц11АМ на прямых решетках и их количество было недостаточно для надежного обобщения и выработки обоснованнпх рекомендаций. При этом везено отметить, что влияние раскрытия сказывается на течении и потерях б сечениях удаленных от радиальных границ потока, что не может объясняться, только влиянием вторичных течений. А так как обширные теоретические и экспериментальные исследования позволили сделать вывод о том, что наивыгоднейший с точки зрения КПД турбины aar векча определяется в основном влиянием густоты на профильные потери, задача о выборе густоты кольцевых рехетск обидно сводится к той яе задаче для соответствующих плоек,ix решеток. Однако, результаты предварительных исследований показали, что раскрытие меридиональных обводов приводит к росту и профильных потерь, а ье только вторичных и, следовательно, влияет на опт/лальнкй шаг. Поэтому детальное экспериментальное исследование особенностей рабочего процесса и аэродинамических характеристик решеток с раскрутись мерцциональных обводов проточной частм, обоснование и лолученио обобщенной зависимости для определения оптимальной густот ы таких решеток является весьма актуальной л практически необходимой га-дачей.

Такие актуальной и практически необходимой задачей является определение границы области бессрыБнето обтекания лопаток в тур-биншу реаетках со значительным раскрытием меридиональных обводов, так как тенденция к дальнейшему лошшеник температуры газа в перспективных ТРДЦ может привести к появления значительного раскрытия меридиональных обводов соплового аппарата П ступени, а расчетные методы срывных течений недостаточно совершенны.

Предпггрэтелънпа исслсдокаьия укатч!'. на комплексное влияние основных пагпметроп турбинных решеток на грлнигу области бессррв-ного оптеклиия - удлинен'/.." :;о;;аток, углов раскрытия 1! поворота потока, степени пестерасширения л стспснк раскрытия меридиональных обводов.

Цель работы состоит б уточнзнии методики выбора оптимальных значений основных газодинамических и конструктивных параметров высокотемпературных газовых турбин ТРДЦ с малыми значениями степени двухконтурности, кмещих характерное раскрытие меридиональных обводов проточной части вентиляторной ступени турбины.

Основные задачи :

- создание экспериментального стенда для исследования решеток в широком диапазоне геометрических и режимных параметров с полной автоматизациеР измерзний и обработки результатов;

- всестороннее экспериментальное исследование рабочего процесса, структуры потока в турбинных решетках пониженной суммарной конфузорности, получение их интегральных характеристик;

- определение границы области бессривного обтекания лопаток в турбинных решетках с раскрытием меридиональных обводов проточной части;

- получение на основе экспериментальных данных обобщенной зависимости для определения оптимального сага в решетках с раскрытием;

- определение влияния на густоту решетки тсл;цины выходной кромки.

Научная новизна работы определяется тем, что впервые:

- сделан быеод, что проектирование турбинных решеток с раскрытием меридиональных обводов проточной части имеет свои сиеци-

фические особенности, прежде иен-с пси определении их оптимального шага. Прои^ден.шс: сопостаьлсн*.' получении* "ан.чигк с иов-гст-ш;ми зависимостями и опытом прсе/.т^р-.л глия указало иа Еог./.сл.гксть выполнения выше упомянутых ресетск с увеличенными значениями густот ( т.е. с малым числом г.опаток ^;

- обоснован характер зависимости оптимального шага турбинных решеток с раскрытием и получена обобщенная зависимость для определения оптимальной густоты таких резеток;

- определена граница области бесс.рыЕного обтекания лопаток в турбинных решетках со значите льни.*.-: раскрытием меридиональных обводов проточной части. Гранину бессрывного обтекания предложено определять в зависимости от комплексного параметра относительней конфузорности, который учитывает не только влияние степени раскрытия, но и удлинение лопарок, углзь раскрытия и поворота потока и стэпени перерасширенил з ресетке.

Достоверность полученных результатов, положений и выводов подтверждается: высокой степеньхз нагегнос'и автоматизированной системы измерений, сбора и обработки экспериментальной информации; соблюдением условий подобия при экспериментальных исследованиях; оценкой погрешности измерений; сравнением результатов расчетов и экспериментов с даннвм». других авторов.

Практическое значение работы Полученные рекомендации по сп-ределению границы области бесоргвного обтекания лопаток а турбинных решетках со значителоным раскрытием меридиональных обводов проточной части и методика определения оптимальной густоты таких решеток могут быть использован!; при просктиров^ии ступеней турбиь. Согнан уникальной экспериментальный ~1сид для продуы-к турбнншх рсаето с в пирс ком диапазоне гсомстрит*~склх и режимных .¡араметров позволяющий расширить и углубить чнашея о рабочем процессе и непосредственно использоеэть получ^ь.-а'е даньт:е при

разработке перспективных ГТД.

Личннй ьклгд автора определяется: участием в .юстен^вк-г задачи; разработке? просктьо-ьХ'НетоукторскоР ;,икумснтс.тдлк у-ас-тием в монтаже и дов^д.се экспериментального стенда; планированием, подготовкой и проведением экспериментальных лг следований; обработкой и анализе*.; опьггкьгх данных; разработкой рекомендаций, оледую-п;их из анализа результатов работа.

Реализация в промышленности. Диссертационная работа была непосредственно связана с научно-исследовательской работой кафедр** 201, в тон числе и при внедрении нестоящей работы в НПС "Сатурн".

Апробация работы. Материалы диссертации докладывались на:

- научно-техническом семинаре Всесоюзного НТО им.А.Н.Крылова, г.Ленинград, 1991г.;

- научно-техническом совете кг.федры 201 МАИ, г.Москва, 1992г.;

- КТС НПО им.А.М.Люлбки, г.Москва, 1992г.

Публикации. Основные материалы диссертации опубликованы в 5-ти статьях и 9-ти научно-технических отчетах, по темам, выполняемым в проблемной лаборатории кафедры 201 МАИ.

Структура и объем работу . Диссертационная рабста состоит из введения, четырех разделов, заключения, списка использованных источников. Сна содержит (00 страниц, 5 таблиц, &0 рисунков и список /спользованных источников в 95 наименований.

(ВДПИШЕ РАБОТУ '

Во. введении обосновывается актуальность и необходимость проведения «следования турбинных решеток с раскрытием мерид.ю-налыкг обводив лротечной части, излагается сущность работы.

В первой главе проведен обзор работ, посвященных расчетно-теоретическим и экспериментальным исследованиям течений в тур-инных решетках пониженной суммарной конфузорности, отмечена •ктуальность проблемы.

Проведенный обзор литературных источников, посвященных экспериментальным и расчетно-теоретическим исследованиям течений в турбинных решетках, позволяет сделать следующие заключения.

Исследования турбинных решеток с уширением проточной части ь меридиональном сечении проводились, главным образом, на прямых решетках и их количество недостаточно для надежного обобщения и выработки рекамендаций. Недостаточно полно изучена картина физических явлений, происходящих в межлопаточных каналах решеток пониженной суммарной конфузорности, основные причины возникновения дополнительных потерь. Общирные исследования решеток с раскрытием проводились в области энергетического турбостроения, но в силу того, что лопаточные венцы таких ступеней характеризуются рядом специфических особенностей ( значительное удлинение лопаток, большая веерность, наличие перекрыш ), полученные результаты не могут быть непосредственно использованы при проектировании авиационных газовых турбин.

Величина оптимального шага турбинной решетки устанавливается по эмпирическим соотношениям, полученным на основе экспериментального исследования решеток. Однако, хотя методика выбора оптимального шага строится на обширном экспериментальном материале, недостаточно данных о влиянии сжимаемости и толщины выходной кромки на величину оптимального шага решетки. Кроме того, имеют место существенные расхождения о величинах Ьовт , найденных для одной и той же решетки по разным эмпирическим зависимостям.

К тому же выъид о том, что наивыгоднейший, с точки зрения КЦЦ турбины, шаг венца, определяемый в основном влиянием густоты

на профильные потери, свел задачу о выборе густоты кольцевых решеток к той же задаче для соответствующих плоских решеток. Увеличение же потерь в прямых решетках с раскрытием меридиональных обводов объяснялось увеличением вторичных потерь. Однако, результаты экспериментальных исследований прямых сопловых решеток с различной суммарной- конфузорностью показали, что суммарная конфузор-ность влияет и на профильные потери, а не только вторичные и, следовательно, влияет на оптимальный шаг.

Достигнуты значительные успехи в области разработки методов моделирования и расчета трехмерных течений в решетках турбомашин.

К тому же чрезвычайная сложность многих методов расчета, тр^оую^их, как правило, для своей реализации применения самых современных высокопроизводительных ЭВМ, делает их практически малодоступными для широкого круга исследователей.

Как отмечается в ряде обзорных работ, в настоящее время требуется дальнейшая разработка экспериментальных методов, позволяющих совершенствовать модели течений в решетках.

Важно отметить, что при дальнейшем развитии, совершенствовании и внедрении высокопроизводительных ЭВМ в практику проектирования ГТД, потребность в новых газодинамических стендах для продувок решеток будет расти, так как во-первых, экспериментальных стенд играет важную роль при проверке эффективности новых численных методов. Ни один такой метод не получит широкого практического применения, пока он не пройдет проверки путем сравнения его

результатов с данными от продувок соответствующих решеток. Во-вто-

»

рых, очень важно установить достоверность физических моделей до их внедрения в методику расчета. Во многих случаях это можно осуществить только путем экспериментального исследования решеток. И в-третьих, проведение разнообразных лопаточных венцов в различных условиях значительно проще оценить путем продувки решетки, а не путем снятия характеристик турбомашины.

и

Численные методы расчета обеспечат точные результаты только в том случае, если будет получена достоверная и подробная информация относительно физический картины течения. Жизненно важная роль в деле получения такой информации останется за экспериментальным исследованием решеток.

Вторая глава посвящена описанию модернизированного стенда для продувок турбинных решеток и описанию специально созданного стенда для продувок прямых турбинных решеток в широком диапазоне режимных и геометрических параметров с полной автоматизацией измерений и обработки результатов ( см.рис Л).

Приведена методика проведения экспериментов и обработки опытных данных, проведена оценка точности экспериментальных результатов.

В третьей главе приведены результаты экспериментальных исследований прямых турбинных решеток с раскрытием меридиональных обводов в широком диапазоне геометрических и режимных параметров. На рис.2 представлены объекты исследования. Все решетки дренированы для получения распределения давлений ( скоростей ) по ограничивающим канал поверхностям ( рис.3). Траверсированием потока на выходе из решетки были так же получены обширные экспериментальные данные, такие как линии равных параметров в выходном сечении решеток ( рис.4), распределение параметров по высоте и по шагу решетки, суммарные и интегральные потери в решетках ( рис.5).

Четвертая глава посвящена определению оптимальных параметров туриинньпс решеток высокотемпературных ТРДД на основании полученных опытных данных и данных ранее проведенных исследований.

В данной главе приводится методика определения границы области бессрывного обтекания лопаток в турбинных решетках со значительным раскрытием меридиональных обводов проточной части.

Из литературных источников известно, что начало развития сри-

.Объекты исследования профиль ткл* "Б"

CíveKTH исследовгк;:; (соопг^ь Л*

ieoMsrpinecKse оарекетри ряьеток

N ho tat h<■:u ¡TVpAK Kl

I 6О со 0 I.CI

5Û со 1.5

ь <J GO I.ï

i Г"1 I.'

• К' -

h. h, Г Kx

1 £0 со 0 2.« ö

2 37 60 23.5 t.S

3 37 6C 14 1.5

4 48.f CG 6.6 2.0 EIF

5 28.S CO IB. 5 1.2

6 37 CG 2£УС ;.5

0,0 о,с

0,4

0,2

Лз

0.0 ---------

0.6

0.4

0.2

л л г 1.0 и Л 3 1,3 • И 1,027 « 1^ 1) 0,П

й

0,1 0,2 О, Л 0, л П,!> 0,С 0,7 О.П 0,0 Распределение скоростей по ойводу профиля

• Решетил Я1 Кр2.4'6 33;-

о *2 К=1.5 <1-

О КЗ К=1.5 =СХ

■ .И К=2.0 НЕ

А >5 Кр1.2 «СЕ

0.2 0.3 0.4 0.5

Рис.3

I'i

Линии разнь'* потерь н выходном ссченми решетки

Рис.4

í;>

Зппиеимость коэффициента потерь от густоты решеток

5 О К

0.05

ке

1 4

У

"с Ч —О"

K¿ --2.5

' 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9

а)

l-°t(t/s)

5

Распределение по шпгу коэффициент* потерь в среднем сечении кчнчлв

0.1

i □ о t 0.64 0.78 Кг = 4,5

1

J "ï-iWrV-OrP.

5)

'о.'гь 0.5

i

¡'и с. 5

0.75

t СЧ)

о

ва потока на спинке профиля соответствует достижению некоторого предельного значения отношений скоростей/ч^ ~ (Л™*? )лрит. . Типичные распределения скорости по верхней и нижней поверхностям профиля в решетке приведены на рис.3. На верхней поверхности скорость сначала растет до некоторого максимального значения Л тлм , превышающего значение скорости набегающего потока ,Д / , а затем уменьшается до значения Дг.

Необходимо заметить, что это условие начала развития отрыва потока на спинке профиля в плоской турбинной решетке. Течение же воздуха в осевой ступени отличается от течения в плоской решетке не только из-за влияния геометрических особенностей реальных кольцевых лопаточных венцов и изменения параметров потока по радиусу, но, прежде всего, из-за наличия пограничного слоя на торцевых стенках, ограничивающих лопаточные каналы по высоте, и возникновения в этих областях вторичных течений. Вследствие раскрытия меридиональных обводов развитие этих течений, могущих занимать значительную часть выходной площади межлопаточного канала ( см. рис.4), приводит к уменьшению реального сечения ядра потока на вых!.,-. .¡о санала и, следовательно, к увеличению <Лл. в ядре потока, т.е. к снижению действительного предельного значения отношений скоростей

Интенсивность вторичных течений увеличивается с ростом кривизны межлопаточного канала, а занимаемая ими и торцевым пограничный слоем площадь пропорциональна хорде профиля и мало зависит от высоты канала. Поэтому реальное предельное значение .отношений скоростей уУчпор/^Х^уменьшается тем больше, чем больше угол поворота потока в решетке л уЗ и чем меньше удлинение лопаток

Ь . Практически для лопаточных венцов с цилиндрической проточной частью коэффициент уменьшения можно принять равным

кг- %)/<!& ,

где л/3 - угол поворота потока в решетке, - высота лопатки

на выходе иэ решетки, - угол раскрытия меридиональных обво-

дов, ¿> - хорда профиля.

Нецилиндричность меридионального профиля проточной части ступени так же оказывает влияние на интенсивность вторичных течений. Как показывает анализ экспериментальных данных коэффициент дополнительного уменьшения отношения скоростей в ОДР®

потока при Иц / Ь/ можно принять равным:

кг - /> ~ 0 » где и ~ значения

высот на входе и выходе из решетки.

Тогда с учетом выше сказанного, на основании экспериментальных данных и данных других авторов условие возникновения срывно-го обтекания прямой турбинной решетки выглядит следующим образом:

к = = Я " ш

кгкц

Комплекс относительной конфузорности является критери-

ем аэродинамической нагруяенности лопаточного венца рабочего колеса осевой турбинной ступени с относительно короткими лопатками. Аналогичное выражение может быть записано и для соплового аппарата.

Значение комплекса относительной конфузорности, определенного по формуле (I) удовлетворительно согласуется с экспериментальными данными на границе срыва для прямых решеток с раскрытием меридиональных обводов проточной части с относительно короткими лопатками ( см.таблицу №1 ).

Необходимо отметить, что нарушения устойчивой работы ступени вследствие срыва не происходит, но наблюдается значительное увеличение гидравлических потерь в межлопаточных каналах и соответственно еще более резкое снижение развиваемого ступенью напора.

Исследование условий возникновения срыва в настоящее время продолжается, и по мере накопления экспериментальных данных в

Тяблицп Iff I

н% Ыо/° xß< di/0 'А Фор^ю. i (МЫ) h, , (ММ)

I. 90 24 60 20.5

2. 54 30 57 i 103

3. 44 31 52 ' 103

4. 90 22 64 31

5. 65 30 73 43

1 к; г'1

1 <-"»> I 0___i

60 го :

128 ; 20 I

134 ¡ 29 î

•57 ; 30

60 8

Kn«. К

Ï.55-4 2 Г0

1.0 2.0 1.77 2.с

1.6 2.0 1.7 2.0

существующие представления о срывнкх режимах работы ступени могут вноситься те или иные коррективы.

Проведенный обзор литературных источников показал, что хотя в настоящее время известно большое число экспериментальных и теоретических работ по определению оптимальной густоты тур-1/.лных решеток и имеется богатый экспериментальный материал по влиянию раскрытия меридиональных обводов на течение и потери в турбинных решетках, тем не менее влияние раскрытия на оптимальный шаг не рассматривалось. Это вероятно, объясняется тем, что многочисленные экспериментальные исследования позволили сделать вывод о том, что наивыгоднейший с точки зрения КПД турбины шаг венца определяется в основном влиянием густоты на профильные потери, что све.г.о задачу о выборе густот кольчевых решеток к той же задаче для соответствующих плоских решеток. Увеличение не потерь в прямых решетках с раскрытием меридиональных обводов объяснялось увеличением вторичных потерь.

Однако, экспериментальные исследования показали, что влияние раскрытия сказывается на течении и потерях в сечениях удаленных от радиальных границ ротока. Следовательно, необходимо сделать вывод, что раскрытие меридиональных обводов влияет на величину оптимального шага.

Экспериментальные исследования показали, что увеличение значения густоты от оптимальной, для решеток о раскрытием, приводит к увеличению провалов давлений за выходными кромками, аналогично, как при утолще;-„-.и выходных кромок или увеличении скорости истечения.

Экспериментальные исследования показали, что увеличение скорости потока и толщины выходной кромки сдЕкгает величину оптимального шага в область больших его значений.

Эти результаты позволили ожидать, что ¿¿¿скрытие меридиональ-

ных обводов увеличит значение оптимальной густоты тем больше, чек сильнее раскрытие меридиональных оОеодов проточней части. Экспериментальные исследования со^..овых решеток пониженной суммарной конфузорности с различной густотой подтвердили данный вывод. Действительно, как видно из рис.5(6) хотя увеличение густоты ( по сравнению с оптимальной для плоск-й решетки ) у решетки с раскрытием приводит к значительному росту потерь в закремочном следе, но доля этих потерь относительно шага решетки уменьшается. Пло-¡цадь, заштрихованная вертикально оказывается меньше заштрихованной горизонтально, т.е. у решеток с раскрытием потери в закромоч-ном следе увеличиваются настолько, что выгоднее иметь меньшее количество лопаток, по сравнению с плоской рошеткой.

Для получения эмпирической зависимости оптимального сага от раскрытия было продуто тринадцать сопловых решеток, отличалэщихся густотой и степенью раскрытия- Обработка результатов этих продувок ( позволила получить зависимость относительного изменения оптимального шага .д t от изменения величины комплекса относительной конфузорности К£ , которая показана на рис.6. Относительное

изменение оптимального шага — 7 опт.

~г _ _ tpaup. ~ t пл.

Л LoniH. ~ .X oni*i. _ / L- /м. где tpoap.- относительный шаг решетки с раскрытием, а 6/гл. - оптимальный шаг плоской решетк>;. — _

Отжосительный комплеск конфузорности - —Si^i t

— Kmi.

где Kpetcp. - значение комплекса конфузорности, расчитанного по

форцуле Ц/ для решетки с раскрытием, значение комплекса

конфузорности, ¿^считанного по той же формуле для решетки без раскрытия (т.е. плоской решетки).

Более удобно применять зависимость для определения оптимальной густоты решеток с раскрытием в следующем виде:

Л L расср. опЯ. (2)

3-И)Ж:имооть изменении иптимялышго даря для рпскрытой решетки от пелитшы комплект относительной конф.у.чорности

Lcnm. - tnnün,jj h /\t раскр. A t раскр. = tnn. -Í0.275K *U6KZ)

r ' Опт.

К = Kw/'^rtí

£ tpoctp.

/W

Рис.6

'¿г

т.е. раскрытие м.ридиональных обводоз приводит к увеличению оптимального шага такой решетки на величину л £ росср. , а значит еще на ранних стадиях проектирования, зная результаты продувок плоской решетки ( к примеру взять их из атласа продувок плоских решеток ) при необходимости раскрыти решетку из конструктивных соображений ыы можем используя формулу (2) в первом приближении определить, на сколько такую решетку необходимо выполнять реже ( т.е. с меньшим числом лопаток ). Цунктиром на рис.6 показана область значений К > 2, т.е. выше критического, что говорит, что у решеток с таким значительным раскрытием будет происходить срыв-ное обтекание лопаток» и как следствие значительный рост потерь.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В настоящей работе, посвященной расчетно-зкспериментальному исследованию влияния основных параметров прямых туриулентных решеток с раскрытием меридиональных обводов проточной части на их аэродинамические характеристики, были получены следующие результаты.

1. Предварительный анализ расчетно-теоретических и экспериментальных исследований решеток турбин с поЕышеншми значениями степени расширения показал, что проектирование гаки:* решеток ( со значительным раскрытием ) имеет свои специфические особенности, прежде всего при определении их оптимального шага.

2. Проведено детальное экспериментальное исследование особенностей рабочего процесса и аэродинамических характеристик решеток пониженной суммарной конфузорности на специально созданном экспериментальном стенде для исследования турбинных решеток в широком диапазоне геометрических и реммкых параметров с полной автоматизацией измерений и обработки результатов.

3. Интегральные характеристики и поля основных параметров

в выходном сечении решеток позволили обосновать характер зависимости оптимального шага от основных параметров.

4. Определена граница области бессрывного обтекания лопаток в турбинных решетках со значительным раскрытием меридиональных обводов проточной части. Границу бессрывного обтекания предложено определить в зависимости от комплексного параметра относительной конфузорности, который учитывает не только влияние степени раскрытия, но и влияние удлинения лопаток, углов раскрытия и поворота потока и степени перераспределения в решетке.

5. Проведено экспериментальное исследование влияния на отно-_ сительный шаг скорости потока и толщины выходной кромки. Показано,

что увеличение скорости истечения и толщины выходной кромки сдвигает величину относительного шага в область больших его значений.

0. На основании экспериментальных данных получена обобщенная зависимость для определения оптимальной густоты решеток с раскрытием.

Проведенное сопоставление полученных данных с известными зависимостями и опытом проектирования указало на возможность выполнения решеток поникенной конфузорности с увеличенными значениями относительного шага ( т.е. с меньшим числом лопаток ), а зависимость потерь при отклонении от оптимального шага оказывается универсальной, справедливой для широкого класеа используемых турбинных решеток.

Основные результаты диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Ещенко Н.В., Кузнецов В.И. Течение вблизи ограничивающих поверхностей межлопатсчного канала прямой сопловой решетки с раскрытием меридионального сечения.// Сб.тр.МАИ " Газовая динамика элементов ВРД Москва, 1991.

2. Ещенко H.B. Влияние раскрытия меридионального сечения прямых сопловых решеток на потери и структуру потока на выходе.// Сб.тр.МАИ "Расчетные и экспериментальные исследования ВРД", Москва, 1991.

3. Ещенко Н.В. Особенности экспериментального исследования аэродинамических характеристик прямых турбинных решеток с большим раскрытием меридионального сечения.// Сб.тр.Уф.АИ "Испытание авиационных двигателей", Уфа, 1991.

4. Ахтемиров A.A., Ещенко Н.В., Кузнецов В.И. "Стенд для продувок турбинных решеток с большими сверхзвуковыми скоростями. // Сб.тр.МАИ "Газовая динамика элементов ВРД", Москва, 1992.

5. Ещенко Н.В. Особенности исследования течений в меклопаточ-ных каналах сопловых аппаратов туобин траверсированием пот-ка внутри канала. // Сб.тр МАИ " Расчеты и экспериментальные исследования ВРД", Москва, 1992.