В первом варианте (рис. 8,
а
) направляющий элемент был устано-
влен за поворотом на расстоянии 1/3 ширины канала от перегородки.
Дляобеспечениябезотрывного обтеканияво внутренней части была
увеличена площадь на входе, а также стенка перегородки была локаль-
но утолщена. Из рис. 8,
а
следует, что во внутренней части безотрыв-
ное обтекание было достигнуто, однако образовалась отрывнаязона на
внешней стороне направляющего элемента. Вследствие избыточного
разгона потока во внутренней части и снижениястатического давле-
нияв районе выходной кромки направляющего элемента образуется
обратное течение с внешней стороны в сторону внутренней. В резуль-
тате потери давлениядляпервого варианта (
Δ
p
= 3
,
28
) превышают
на 35% потери в базовом варианте (
Δ
p
= 2
,
43
). Во втором варианте
(рис. 8,
б
) (
Δ
p
= 1
,
12
) был применен направляющий элемент, кото-
рый начиналсядо поворота. Площадь на входе во внутреннюю часть
больше площади на выходе, также дляподжатиясеченияперегород-
ка была локально утолщена. Входнаячасть направляющего элемента
расположена по касательной к векторам скорости во внешней части.
В результате обеспечено безотрывное обтекание потока. Получено зна-
чение коэффициента потери давлениядлявторого варианта, которые
ниже на 46% значениядлябазового варианта.
Расчет теплогидравлических характеристик лопатки.
Ранее
было показано, что численнаямодель позволяет определить потери
давленияи теплоотдачу в поворотных участках каналов. В работе [2]
была проведена верификациячисленного расчета локальных значений
коэффициента теплоотдачи на периодической модели оребренного ка-
нала. Таким образом, при расчете теплогидравлических характеристик
внутренних оребренных каналов системы охлаждениялопаток тур-
бин может быть использован комбинированный подход (рис. 9): для
радиальной части канала используетсяпериодическаямодель, затем
модель поворота, а граничные условияна входе берутсяиз периоди-
ческой модели.
На рис. 10 приведены результаты расчета теплоотдачи дляоребрен-
ного участка поворота, полученные при использовании комбинирован-
ного подхода.
Заключение.
Проведена верификациячисленной модели поворот-
ного участка внутреннего канала системы охлаждениялопатки при
расчете потери давленияи теплоотдачи с помощью эксперименталь-
ных данных [4, 5]. Отличие значений коэффициента потери давления,
полученных при численном расчете, от экспериментальных данных в
диапазоне чисел Рейнольдса от
1
,
5
·
10
4
до
10
5
составляет не более 5%.
Длячисла Рейнольдса 25 000 локальные значениячисел Нуссельта
расчетной модели хорошо согласуютсяс экспериментальными данны-
ми, за исключением отрывной зоны.
ISSN 0236-3941. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. “Машиностроение”. 2010. № 3 37
