Влияние осевого зазора на уровень нестационарных сил, приложенных к рабочим лопаткам трансзвуковой ступени турбины
Ключові слова:
осевой зазор1, возбуждающая сила2, ударная волна3, нестационарное течение4Анотація
Для уменьшения вибронапряжений, возникающих в рабочих лопатках турбин при резонансных возбуждениях, вызванных частотой прохождения лопаток соплового аппарата, необходимо контролировать уровень аэродинамических возбуждающих сил. Наличие сверхзвуковых скоростей за сопловым аппаратом турбины приводит к возникновению в межвенцовой области ступени турбины скачков давления, которые взаимодействуя со входными кромками рабочих лопаток и вязкими закромочными следами, существенно изменяют характер аэродинамических сил, действующих на лопатки в дозвуковом потоке. В представленной работе исследовано влияние осевого зазора ступени трансзвуковой турбины на уровень нестационарных аэродинамических сил, действующих на рабочие лопаткам (РЛ) с частотой zСА∙fn, где fn -частота вращения ротора, zСА - количество лопаток соплового аппарата (СА). Объектом для исследований служила ступень турбины высокого давления, содержащая 28 сопловых и 84 рабочих лопатки. Для данной геометрии была проведена серия расчетов при одних и тех же граничных условиях для различных величин осевого зазора Δz. Представленные результаты получены на основе численного моделирования вязкого нестационарного течения газа в ступени трансзвуковой турбины с помощью домашнего кода SUnFlow. Получена нелинейная зависимость динамических нагрузок на рабочие лопатки от величины зазора, обусловленная сложной картиной взаимодействия закромочных следов и ударных волн в зазоре между венцами. Проведен анализ полученных результатов и сравнение с результатами исследований других авторов. Показано, что уровень амплитуды возмущающей силы зависит не только от скорости потока в сопле, но и от сложившейся конфигурации скачков, спутных следов и потенциального возмущения в осевом зазоре ступени. Показана зависимость возмущающей силы, действующей на лопатку, от окружного распределения полной энергии в рабочем колесе турбины. Выяснено, что является причиной перераспределения полной энтальпии в рабочем колесе. Для подтверждения полученных результатов необходимо проведение дальнейших численных и экспериментальных исследований
##submission.downloads##
Номер
Розділ
Ліцензія
Положення про авторські права Creative Commons
Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:
Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи.
