Рис. 4. Изменение силы, действующей на лопатку последней ступени в
выхлопном патрубке
импульс называется полусинусоидальным [5] и относительные значе-
ния коэффициентов ряда Фурье (гармоник
U
K
;
Q
K
) в этом случае
вычисляются по формуле
U
K
Δ
q
=
α
0
T
sin
1
2
2
kα
0
T
−
1 + sin
1
2
2
kα
0
T
+ 1
,
(2)
Q
K
Δ
q
= 0
.
Здесь
Δ
q
= Δ
p
2
l
2
— переменная составляющая нагрузки;
l
2
— высота
рабочей лопатки;
k
— номер гармоники;
T
— период;
α
0
— угол.
Схема на рис. 4 предполагает, что увеличение силы, действующей
на лопатки при входе в зону повышенного давления, происходит по-
степенно до максимума и также постепенно уменьшается. Зона стаби-
лизации нагрузки отсутствует. Значения периода
T
= 360
◦
,
α
0
= 180
◦
.
Результаты эксперимента с использованием формулы (2) позволя-
ют определить для реальной турбины коэффициенты Фурье при оцен-
ке динамических напряжений в лопатках. Для этого требуется найти
интенсивность переменной нагрузки
Δ
q
= Δ
p
2
l
2
, действующей на
лопатку, где
Δ
p
2
— отклонение от расчетного значения давления, вы-
званное поворотом потока в патрубке. Значение
Δ
p
2
можно оценить
расчетным путем, например, использовать одну из основных харак-
теристик выходных патрубков турбин с диффузором — коэффициент
восстановления давления [6]. Для несжимаемой жидкости его можно
представить в виде
ξ
=
p
к
−
p
2
p
20
−
p
2
,
где
p
к
и
p
2
— статическое давление на выходе и входе в диффузор;
p
20
— давление полного торможения перед диффузором.
Статическое давление перед диффузором является неоднородным
и его можно представить в виде
p
2
=
p
20
+ Δ
p
2
;
здесь
p
20
— расчетное давление на входе в диффузор.
Записывая коэффициент
ξ
для сечения патрубка с расчетным значе-
нием давления
p
20
и для сечения с давлением
p
2
и, вычитая из второго
30 ISSN 0236-3941. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. “Машиностроение”. 2014. № 5
