[科普中國(guó)]-部分進(jìn)汽度

調(diào)節(jié)級(jí)由于配氣方式的需要通常采用部分進(jìn)汽。常用裝有噴嘴的弧段長(zhǎng)度與整個(gè)圓周長(zhǎng)度的比值來表示部分進(jìn)汽的程度，稱為部分進(jìn)汽度。

不同進(jìn)汽度情況下的動(dòng)葉片性能各種部分進(jìn)汽情況下葉片總體性能分析表1中給 出 了 本 文 涉 及 到 的 幾 種 進(jìn) 汽 方 式 下 各自 的 流量 和 效 率 數(shù)據(jù)。

將 2 0 %、5 0 %、7 0 % 弧段 進(jìn) 汽 堵 塞 情 況下 的數(shù)據(jù) 與全 周 進(jìn)汽時(shí) 的 進(jìn)行 比 較,在效 率 方面可 以 認(rèn)為:部分 進(jìn) 汽 狀態(tài)將 使得流 動(dòng) 效 率 降 低,尤 其 是 在較 小部分進(jìn)汽 度 ( 較 大 堵 塞 度 ) 時(shí),效 率 降 低 得非 常嚴(yán) 重。根 據(jù)詳 細(xì) 的流 場(chǎng)計(jì)算結(jié) 果分析,2 0 % 堵 塞 時(shí)效 率之 所 以 降得不多,是 因 為此 時(shí) 并 沒 引 起 葉片通道 內(nèi) 的 流 動(dòng) 分 離,損 失增加 的 主 要來 源 為 進(jìn) 口 區(qū) 域強(qiáng)的周 向 壓力梯 度所 造 成 的 摻 混;而 5 0 % 和 7 0 % 時(shí)多 個(gè) 通 道 內(nèi) 葉 片 表 面 都 出 現(xiàn) 了大 面 積分 離 區(qū),從而使 得損失 大大 增 加。

至于 流量 情 況,從 表 中計(jì) 算所 得 結(jié) 果 看 來,所有處 于部分 進(jìn) 汽 情 況 下 流量 都將 比 相 應(yīng) 通 道 數(shù) 下 的通流能力 增 加,增加幅度在4 % ~ 8 %之 間。而 目 前 在設(shè) 計(jì)中,當(dāng) 保 持 葉片 后 壓 力 和 葉片 燴 降不 變 時(shí),通過的 流量與 通 道 數(shù)成 簡(jiǎn) 單 的 正 比 關(guān) 系,這 樣看 來,部 分 進(jìn)汽方式下 的 流量 結(jié) 果 應(yīng)在 調(diào) 節(jié) 級(jí) 面 積 設(shè) 計(jì) 中引起 足 夠重 視。流量 增加 的 原 因 應(yīng)該很 復(fù) 雜,從 圖1

中進(jìn) 口 截 面上 的 周 向 靜 壓分 布 上可 以 肯 定,在 部分堵 塞 進(jìn)汽 時(shí) 進(jìn) 口 截 面 上 靠 近 堵 塞 區(qū) 邊 緣 的 區(qū) 域,由于 受 堵 塞 區(qū) 后 低 壓 區(qū) 的 影響 因 而 靜 壓 值 比 全 周 進(jìn) 汽時(shí) 有所 降低,形成抽吸 現(xiàn)象 并造成 汽流 速 度增 加,從而最終體 現(xiàn) 在 相 應(yīng) 區(qū) 域 的 流量 增 加 上。

對(duì) 比 表 中 同 樣 部 分 進(jìn) 汽度 下 兩種 堵 塞方 式 的數(shù) 據(jù),二 者 在 流量 上 基 本不存 在 大的差 異。但 在效率 方 面,分 兩段 堵 塞時(shí) 的 效 率 都 比 一 段 堵 塞時(shí)要 低是 在較低 部分進(jìn) 汽度情 況 下。葉片 處 于 部分進(jìn)汽度時(shí)效 率 低的 原 因,主 要有 兩 部 分組成:一 部分 是由 于 存 在 周 向壓力 梯 度 而造成 的 摻 混 損 失,并且 這一 壓 力梯 度將 一 直保 持到 流 動(dòng) 區(qū) 域 出 口 ( 圖 1),另一部 分則 歸咎 于 流動(dòng) 分 離。表中 2 0 % 堵 塞 的 情 況應(yīng)該 屬 于 前 一 個(gè) 原 因。由 于 分兩 段堵 塞時(shí) 比 一 段 堵塞情況 下 在進(jìn)口 截 面上 多 2 個(gè)高 周 向 壓 力梯 度 區(qū) 域,顯 然 這 兩 個(gè) 區(qū) 域 將 多 形 成 一 部分 摻 混 損 失,從而 會(huì)形 成2x1 0 % 堵 塞 方式時(shí) 的 效率 比lx2 0 % 的 要低,但 總體說來,這兩者的效 率 降 低 都 并 不 很嚴(yán) 重。而表中5 0 %、7 0 %堵塞 時(shí),效率 的 降低 就 很嚴(yán)重了,應(yīng)該 說此 時(shí) 的損 失機(jī) 理以 流 動(dòng) 分 離 損 失 為主。在這 幾種 堵 塞 方 式下,葉片 通 道 內(nèi) 都 發(fā) 生 了 大 面 積 流 動(dòng) 分離,并 且,在2 × 2 5 %、2x3 5 %分兩 段堵塞 情 況 下,前面 提到 的 比 一 段 堵 塞時(shí)多出 的那 兩 個(gè) 周 向高 壓力梯 度 區(qū) 域,由 于 引 發(fā) 了 更多 的通 道 內(nèi) 流 動(dòng) 分離,因此 而 造 成 更 大 的 流動(dòng)損失。

處于部分進(jìn)汽方式下工作的動(dòng)葉片，其動(dòng)頻率力和動(dòng)應(yīng)力 隨 著 進(jìn) 出 堵塞 區(qū) 域 也 將 發(fā) 生 劇 烈 的 變 化。

圖2中 反映了各 種 部分 進(jìn) 汽 方式 下 某 一 時(shí) 刻 各 只 動(dòng)葉片 的 升力 系 數(shù)情 況。在 較 下 的 部分 進(jìn) 汽 度 ( 5 0 %、7 0 % ) 時(shí),堵 塞 區(qū) 后的 動(dòng) 葉片 升力都很 小,在某些 葉片上 甚 至 出 現(xiàn) 了 不小 的 負(fù) 升力,這 就 意 味 著 在 這 幾 只葉片 上幾乎 沒 有 什 么 功 量 輸 出,或 者 是 負(fù) 輸 出 功;在部分進(jìn)汽 度較 大、堵 塞 段較 小 ( 2 0 % ),堵塞段對(duì)葉片 通 道 內(nèi)流場(chǎng) 的 影 響 較 小,各只葉片 基本都 工 作在 輸 出功量 的 狀 態(tài),只 是 大 小存 在 差異 而 已。從 圖中 同時(shí)可 以 發(fā) 現(xiàn),某 些 葉 片甚 至 承 受 了 比 全 周 進(jìn)汽時(shí) 更大 的 升力。由 于 設(shè) 計(jì) 中 調(diào) 節(jié)級(jí) 燴 降 一 般取得 都比 較 大,并且 為 維持 一 定 的 速 比 節(jié) 圓也 較高,對(duì) 調(diào) 節(jié)級(jí) 動(dòng) 葉 片 在 設(shè)計(jì)工況 下承 受各種應(yīng)力、激振力 的強(qiáng)度 要求較 為 苛 刻,因 此 以 上部分 進(jìn) 汽 方 式下 動(dòng) 葉 片升 力 的急 劇變化結(jié) 果應(yīng) 該在 設(shè) 計(jì) 中 引 起高度 重 視。

結(jié)論(1 ) 處 于 部 分 進(jìn) 汽 情 況下,各 只 動(dòng)葉片 受到 的 非定 常 激振 力 變 化幅 度 劇烈 ; 在較低 部分進(jìn) 汽 度 時(shí),某 些時(shí) 刻 甚 至 經(jīng)受到 負(fù) 升力 ;

( 2 ) 處 于 部 分 進(jìn) 汽 情 況 下,各 通道 實(shí) 際 上 的總通流 能 力 比 用傳 統(tǒng)方法估 計(jì)值 要高,高 出的百 分 比 介于4 % 、 8 %之 間 ;

( 3 ) 處 于部 分 進(jìn) 汽 情 況 下 的 動(dòng) 葉 片 流 動(dòng)效 率 要比 全 周 進(jìn) 汽時(shí) 的 低,在 小 的 部分 進(jìn) 汽度 時(shí) 要低 出 很多 ;

( 4 ) 堵 塞度 較 小 時(shí),動(dòng) 葉片 內(nèi) 的 部 分進(jìn)汽損 失機(jī) 理主 要 為 由 于 存在 周 向壓力 梯度而 形成 的 摻 混 損失;而在堵 塞 度較 大時(shí),部分 進(jìn) 汽 損失 則 主 要 因 為流動(dòng)分離 而 造 成;

( 5 ) 在 同 樣 部 分 進(jìn)汽度情 況 下而 堵塞方 式不 同時(shí),堵 塞段 的 多少對(duì) 部 分進(jìn) 汽 損 失也 存 在影響,在小 的 部分 進(jìn) 汽 度情 況下 的影 響更為明 顯,較多 的 堵塞段將使得 流 動(dòng)效 率 更 低。

( 6 ) 在 部分 進(jìn) 汽 情 況 下,動(dòng) 葉片 的 出 口 參數(shù)在 周向 仍保持 著 不 均 勻,這無(wú)疑將對(duì) 其 后 葉片 排 內(nèi) 的 流動(dòng) 造 成 影響 。1

本詞條內(nèi)容貢獻(xiàn)者為:

陳紅 - 副教授 - 西南大學(xué)