Устройство для моделирования потока в неподвижных элементах турбомашин

Устройство для моделирования потока в неподвижных элементах турбомашин

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

3I5I85

О П И СА Н И Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

Зависимое от авт. свидетельства №

Заявлено 30.111.1970 (Л" 1420399/18-24) с присоединением заявки №

Приоритет

Опубликовано 21.1Х.1971. Бюллетень № 28

Дата опубликования описания 17.XI.1971

МПК 6 06g 7/42

Комитет по делан изобретений и открытий при Совете Министров

СССР

УДК 681,333(088.8) Авторы изобретения

A. О. Дитман и Б. A. Парфенов 1ьт ь

1 —.;:г

Ленинградский институт водного TpaHcBopr

Заявитель

УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ ПОТОКА В НЕПОДВИЖНЫХ ЭЛЕМЕНТАХ ТУРБОМАШИН

-Изобретение относится к аналоговой вычислительной технике и может быть использовано при исследовании течений во входных и выходных устройствах компрессоров, вентиляторов, насосов, турбин, гидротрансформаторов и т. д.

Известны устройства для моделирования обтекания круговых решеток лопаточных профилей и для моделирования поступательноциркуляционного потока в безлопаточном диффузоре и улитке центробежного компрессора.

Устройство для моделирования обтекания круговых решеток лопаточных профилей дает возможность исследовать поток и через неподвижную круговую решетку. При этом исходят из условия, что круговая решетка изолирована от остальных элементов проточной части, и считают, что источник находится в ее центре, выход потока осуществляется в бесконечность, поток в решетке осесимметричный, и при выполнении условия ЧаплыгинаЖуковского, циркуляции вокруг лопаточных профилей равным между собой.

При исследовании течения во входных и выходных устройствах турбомашин появляется необходимость сочетания неподвижных круговых решеток с такими элементами, как улитки, патрубки, канальные диффузоры и т, д. Эти элементы влияют на поток в неподвижных круговых решетках, который становится неосесимметричным. Выполнение условия Чаплыгина-Жуковского (скорости на задних кромках профилей от вихреисточника и скорости от циркуляционного течения равны между собой) позволяет определить циркуляции вокруг лопаточных профилей. После получения решения этой задачи можно начинать исследование потока в неподвижных

10 элементах турбомашин.

Устройство для моделирования обтекания круговых решеток лопаточных профилей не дает возможности для моделирования течения в неподвижных элементах турбомашин.

15 Введение в это устройство ручной индивидуальной регулировки напряжения питания тороидальных электромагнитов по фазе и амплитуде приводит при определении циркуляции к методу последовательных приближе20 ний, выполнение которого прн числе лопаток

20 — 30 является очень трудоемким процессом даже с использованием электронной цифровой вычислительной техники ЭЦВТ. Приэтом решение получается следующим образом.

25 Замеряются скорости на задних кромках лопаточных профилей только or вихреисточника. Затем выключается питание вихреисточника, включается один тороидальный электромагнит и замеряются значения скоро35 стей на задних кромках всех лопаточных про315185 филей. Та же операция повторяется для всех тороидальных электромагнитов. Полученные данные являются коэффициентами системы линейных алгебраических уравнений, число которых равно числу лопаточных профилей.

Неизвестным в системе линейных уравнений являются циркуляции. Решается эта система на ЭЦВМ.

Полученные значения циркуляций устанавливаются с помощью ручной индивидуальной регулировки напряжения питания тороидальных электромагнитов. Поскольку замеры производятся двухигольчатым .контактным датчиком с какой-то погрешностью решение получается приближенным. Для получения более точного решения весь процесс повторяется несколько раз. Эта реализация метода последовательных приближений является сложной, требует проведения большого числа замеров и занимает много времени.

Цель изобретения — расширение решаемых задач, снижении трудоемкости, ускорение процесса сходимости при определении циркуляций вокруг лопаточных профилей.

Поставленная цель достигается тем, что предлагаемое устройство содержит блок регулировки и блок визуальной настройки, состоящий из набора двухигольчатых контактных датчиков, автопереключателя, синхронизатора, усилителя и осциллографа. Вход блока регулировки подключен к блоку питания, а его выходы, число которых равно числу лопаточных профилей, соединены с обмотками тороидальных электромагнитов.

Двухигольчатые контактные датчики устанавливаются на уровне задних кромок всех лопаточных профилей и включаются на вход автопереключателя. Выход автопереключателя через усилитель сигнала соединен со входом вертикальной развертки осциллографа. 4о

Синхронизатор, связанный с автопереключателем, подключен ко входу внешней синхронизации осциллографа.

На чертеже схематично изображено устройство для моделирования течения в непод- 4> вижных элементах турбомашин.

Модель 1 вырезается из листов алюминиевой фольги и в выбранном масштабе по форме копирует улитку. В центральной части модели 1 делаются вырезы 2, имитирующие в том же масштабе лопаточные профили. В центре модели устанавливается электрод 8, к контактам которого припаиваются проволочные сопротивления для принудительного задания токов. На свободном крае модели 1 за- 55 крепляется электрод 4 в виде сплошной массивной шины.

Электроды 8, 4 создают в модели радиальное электрическое поле, которое имитирует расходный поток через решетку. В отверстие 60 электрода 8 вводится центральный тороидальный электромагнит 5. Он создает циркуляционное электрическое поле в модели, которое имитирует циркуляционный поток в решетке. B вырезы 2 заводятся тороидальные 6s

4 электромагниты б, которые создают в модели цирк) ляционные электрические поля, имитирующие циркуляционные потоки вокруг лопаточных профилей.

В качестве источников регулируемого напряжения для тороидальных электромагнитов 5 используются усилительные каскады, собранные на лампах по схеме катодного повторителя с трансформаторным выходом и с регулировкой сеточного напряжения по фазе и амплитуде. К источнику питания усилительные каскады подключаются в параллель и обьединяются в блок регулировки i.

На задних кромках вырезов 2 устанавливаются двухигольчатые контактные датчики 8 для замера напряженности. Они подключаются на вход автопереключателя 9. В качестве автопереключателя используется механический переключатель коллекторного типа с приводом or электродвигателя (но может быть использовано электронное или электроннолучевое переключающее устройство) .

Автопереключатель 9 дает возможность одновременно осциллографировать показания всех установленных на модели 1 датчиков 8. Выход автопереключателя 9 соединен со входом усилителя сигнала 10. Усилитель сигнала 10 служит для усиления исследуемых сигналов и для согласования выхода переключающего устройства со входом вертикальной развертки осциллографа 11.

На одном валу с автовереключателем 9 закреплен синхронизатор 12. l3 качестве синхронизатора 12 используется сельсин, одна из статорных обмоток которого подключается к источнику постоянного напряжения. Роторная обмотка сельсина соединяется со входом внешней синхронизации осциллографа 11. Осциллограф ll позволяет визуально сравнить значения напряженностей на задних кромках всех вырезов 2. Для этой цели можно использовать однолучевой осциллограф любого типа.

Регулировкой напряжения в цепи питания электродов 8, 4 и центрального тороидального электромагнита 5 устанавливается выбранный режим. Положение ручек блока регулировки 7 произвольное. На задних кромках вырезов 2 получаются различные значения напряженности. Эти значения напряженности, регистрируемые датчиками 8 подаются на автопереключатель 9, который попеременно соединяет их через усилитель сигнала 10 с входом вертикальной развертки осциллографа 11.

С роторной обмотки синхронизатора 12 на вход внешней синхронизации осциллографа 11 поступает синусоидальное напряжение, Оно синхронизирует вращение вала автопереключателя 9 с периодом прямого хода луча горизонтальной развертки осциллографа 11.

Время одного оборота вала автопереключателя 9 равно времени прямого хода луча горизонтальной развертки осциллографа, поэтому на экране получается полная картина значений напряженности на задних кромках выре315185

Предмет изобретения

Составитель Е. В. Тимохина

Редактор В. С. Левятов Техред А. А. Камышникова Корректор Е. Н. Зимина

Заказ 3088!12 Изд. М 1273 Тирани 473 Подписное

ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 475

Типография, пр. Сапунова, 2 зов в виде вертикальных полос, переменных по высоте. Пока положение ручек блока регулиров ки 7 сохраняется неизменным, картина на экране осциллографа 11 остается постоянной. При каждом изменении положения ручек высота вертикальных полос соответственно меняется. Изменяя положение ручек блока регулировки 7, добиваются, чтобы полосы на экране осциллографа 11 свелись к постоянной по ширине горизонтальной линии. При получении такой картины настройка считается законченной и на модели можно проводить замеры по исследованию течения в неподвижных элементах турбомашины.

Устройство для моделирования потока в неподвижных элементах турбомашин, содержащее стенд с моделью, контактными электродами и тороидальными электромагнитами, ((I

I( ((I( (!

II (1

l!

II (!

LL и измерительный блок с датчиками, отлнчаюи1ееся тем, что, с целью расширения решаемых задач, снижения трудоемкости, упрощения и ускорения процесса исследований, оно содержит блок регулировки напряжений в цепи тороидальных электромагнитов и блок визуальной настройки, выполненный в виде набора двухигольчатых контактных датчиков, гвтопереключателя, синхронизатора, усилитеlo ля и осциллографа, причем вход блока рагу= лировки напряжения подключен к блоку пйтания, выходы его соединены с обмоткамИ тороидальных электромагнитов, двухигольчатые контактные датчики, установленные на

l5 уровне задних кромок всех лопаточных профилей, соединены со входом автопереключателя, который через усилитель сигнала соединен со входом вертикальной развертки осциллографа, а выход синхронизатора, свя20 занного с автопереключателем, подключен ко входу внешней синхронизации осциллографа.