Реферат: Аэродинамические нагрузки и динамические напряжения, действующие на рабочее колесо центробежного компрессора

6 - , -

7 - -

Рис. 2. Зависимость для покрывного диска РК ступеней с БЛД
1, 2, 3, 4 – данные других авторов; 5, 6, 7 – данные автора

Исследование пульсаций давлений на передней стенке за РК проведено с использованием аппаратуры, включающей датчик тензометрического типа, изготовленный в ЗАО "НИИтурбокомпрессор", АЦП и ПЭВМ с пакетом программ, позволяющих проводить гармонический анализ измеренных сигналов. Измерительная система имела частоту опроса 5000 Гц. В процессе измерения исходный сигнал разложен в ряд Фурье и построен график зависимости амплитуды пульсаций давления p_k от кратности гармоник k (рис.5). На основе этого графика выявлены k, имеющие максимальные амплитуды. Для ступени №2 с БЛД k=1-4, k=z₂ и 2z₂ ; для ступени №1 с БЛД k=1-2 и k=z₂ ; для ступени №2 с ЛД k=1, k=z₂ и 2z₂ . Измерение пульсаций статических давлений за РК с частотой опроса 5000 Гц подтверждает данные, полученные с помощью термоанемометра, и дополняет их выявленными кратностями гармоник k=z₂ и 2z₂ имеющих максимальные амплитуды.

Рис. 3. Гармонический анализ зависимости за РК на

а) ступень №1 с БЛД (,)

б) ступень №2 с БЛД (, )

а) при , б) при , в) при

1 - датчик в центре (b₃ /2), 2 - датчик около покрывного диска.

Рис. 4. Зависимость Е_k =f(k) на для ступени №2 с БЛД (, )

Рис. 5. Зависимость p_k =f(k) на при

а) Ступень №1 с БЛД (, ), f₀ =182,4 Гц; 1 - ; 2 - ; 3 -

б) Ступень №2 с БЛД (, ), f₀ =182,4 Гц; 1 - , 2 - , 3 -

Таким образом, на основе стандартного Фурье-анализа переменных аэродинамических нагрузок, полученных экспериментально тремя разными методами дополняющими друг друга, определены кратности гармоник с наибольшими амплитудами. Частоты возмущающих переменных аэродинамических нагрузок определены по выражению

f_k =k×n,

где n - частота вращения РК (об/с), и использованы в дальнейшем для определения резонансов РК.

В третьей главе на основании обобщенных данных разработан метод расчета давлений, с учетом неравномерности по окружности, действующих с внешней стороны на диски РК. В качестве исходных данных необходима геометрия ступени и газодинамическая характеристика в безразмерном виде.

Из обобщенных данных по графику на рис.1, при известных и W, определяется значение для радиуса . Далее находится используя рис.2 и величины и далее А для каждого последующего по формуле

. (1)

и величина аэродинамической нагрузки с учетом амплитуды неравномерности по формуле

. (2)

Рассчитанная величина аэродинамической нагрузки с учетом амплитуды неравномерности в последующем используется для определения динамических нагрузок на внешние поверхности дисков РК.

Определение мгновенных изменений давлений на диски и лопатки в межлопаточных каналах РК, возникающих за счет разного противодавления из-за неравномерности давления на выходе РК за 1 оборот проводилось с помощью программного комплекса, в котором решаются задачи: расчета осесимметричного потока в меридиональном канале РК; обтекания решеток профилей на осесимметричных поверхностях тока. Среднее давление на выходе из РК при определялось на основе расчета потока на осесимметричных поверхностях тока при известных начальных параметрах (p_н , Т_н , М_u , R, k, Ф₀ ) и заданной геометрии ступени; оно сравнивалось со средним давлением p₂ , известным из опытной газодинамической характеристики ступени. Это отличие определялось коэффициентом коррекции К_К , который меньше 1, т.к. при расчете не учитываются потери. К_К рассчитывался по формуле

, (3)

С использованием величины А при , определяемой по методу, представленному выше, вычислялось максимальное и минимальное давления p₂ с учетом нестационарности по формуле

,. (4)