Потери в лопаточных венцах

Один рад лопаток РК (расположенных по всей его окружности) или такой же ряд лопаток НА, как уже отмечалось, называется лопаточным венцом РК или НА.

Гидравлические потери в лопаточных венцах осевого компрессора, возникающие при протекании воздуха через межлопаточные каналы, могут быть условно разделены на следующие четыре части:

а) профильные потери в компрессорных решетках, связанные со всеми особенностями реального обтекания профилей в решетке (в отличие от идеального), т.е. потери на трение и вихреобразование, возникающие при обтекании лопаток в решетке, и волновые потери, связанные с возникновением (при больших дозуковых или же сверхзвуковых скоростях набегающего на решетку потока) скачков уплотнения;

б) концевые (торцевые) потери, связанные с образованием пограничного слоя на стенках корпуса и втулки, ограничивающих межлопаточный канал по высоте;

в) вторичные потери, связанные с возникновением поперечных перетеканий воздуха в межлопаточном канале и вызванном ими отрывом потока;

г) потери, связанные с наличием ра­диального зазора между вращающимися и неподвижными элементами проточной части компрессора.

Профильные потери определяются по данным экспериментальных или расчетных исследований обтекания компрессорных решеток. Концевые потери зависят от того, какова была структура пограничных слоев в элементах силовой установки, расположенных вперили компрессора и как далеко от входа в компрессор расположена данная ступень. Наиболее трудным является определение вторичных потерь, так как в структура течения воздуха в пространственном межлопаточном канале сложна. Сильно упрощенная его схема (при отсутствии радиального зазора) показана на рис. 3.14.

Вторичные потери в основном обусловлены возникновением вих­ревых течений в местах сопряжения поверхности профиля с огра­ничивающими канал стенками. Появление этих течений связано с возникновением при обтекании лопаток повышенного давления на вогнутой стороне профиля по сравнению с давлением на его спинке. Разность этих давлений воздействует на пограничный слой у стен­ки канала и заставляет находящуюся в нем жидкость течь от вог­нутой поверхности лопатки 1 к спинке лопатки 2 (см. рис. 3.14). Это течение, взаимодействуя с основным потоком, образует два вихревых шнура, расположенных у спинки лопатки и получивших назва­ние “парного вихря”. При диффузорном характере потока в межлопаточном канале возможен также его отрыв в местах стыка пограничных слоев на корпусе компрессора и на спинке профиля.

Результаты детальных исследований вторичных течений только начинают внедряться в практику проектирования компрессоров. Обычно же используются приближенные методы оценки концевых и вторичных потерь.