Стенд для моделирования проточной части турбомашин

(71)Ленинградский институт водного транспорта, Производственное объединение "Невский завод" им,В.И.Ле.- нина и Ленинградский ордена Ленина политехнический институт им. М.И.Калинина(56)1." Авторское свидетельство СССР В 321827, кл. 6 06 6 7/44, 1972.2. Авторское свидетельство СССРС 06 С. 7/44, 1973 В 459781, кл. (прототип) . (54)(57) СТЕНДПРОТОЧНОЙ ЧАСТИщий модель исслполнениую из элги, располоаенстенда, установ ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯТУРБОМА 1 МИН, содераа едуемой области, выектропроводной бумаой на рабочей панели ленные на электропро ЫЙ КОМИТЕТ СССР ОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙводной бумаге электроды, выполненные в виде лопаток, и тороидальный трансформатор, размещенный в центре модели исследуемой области перпендикулярно к рабочей панели стенда, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем воспроизведения течения кидкости в слое переменной толщийы, модель исследуемой области выполнена многослойной, а в стенд дополнительно введены штыревые электроды, вакуумная камере, в дне которой размещены штуцеры, и магнитные пластины, установленные на поверхности модели исследуемой области. в местах сопряиения слоев электропроводной бумаги, рабочая панель стенда выполнена в виде сегментов из магнитомягкого материала, в которых выцол вены отверстия, в отверстиях размещены одни концы штыревых электродов, другие концы которых закрепле-, Я ны в воздушной камере.Изобретение относится к аналого-, . вой вычислительной технике и предназначено для исследования течений в проточной части лопаточных турбомашин.ъИзвестно устройство для моделиро вания потока в отдельных или нескольких последовательно расположенных элементах, обеспечивающее сохранение целостности модели, В устройстве используется плоская камера, в которой установлен штуцер для откачки воздуха, в отверстиях днища плоской камеры укреплены штыревые электроды, выступающие над рабочей панелью и обеспечивающие контакт с модельк из электропроводной бумаги ЦОднако с помощью такого устройства можно моделировать течение толь- ко на однослойной модели. А такие задачи, как исследование течения жидкости в слое переменной толщины, исследование течения жидкости в выход- ных устройствах турбомашин, исследование переноса примесей в рабочей среде турбомашин требуют использования многослойной модели. Кроме того, вследствие неоднородности электропроводности бумаги для повышения точности моделирования на ней рекомендуется применять двухслойные модели, снижающие анизотропию модели из электропроводкой бумаги, что затруднительно реализовать в данном устройстве.Наиболее близким к изобретению 3 по технической сущности является устройство для моделирования проточной части турбомашин, обеспечивающее возможность решения задачи совместного течения в двух элементах 4 О проточной части турбомашины- в направляющей круговой решетке (диффузореи неоасимметричном выходном устройстве улитке). Это устройство содержит модель исследуемой области, 45 выполненную из электропроводной бумаги, расположенной на рабочей панели устройства, установленные на электропроводной бумаге электроды, выполненные в виде лопаток, и тороидаль О ный трансформатор, размещенный в цент ре модели исследуемой области перпендикулярно рабочей панели устройства, одна часть систеьи токовводящих электродов установлена на входе в диффузор и подключена к эталонному элементу, другая в . установлена на выходе улитки 2.Однако известное устройство, реша ет ограниченный класс задач, т.е, моделирование совместного обтекания 60 только в неподвижных элементах проточной части турбомашин, Такие зада-, чи, как исследование совместного течения в нескольких неподвижных и вращаюцихся элементах проточной части, у имитация вращения модели рабочегоколеса, исследование нестационарныхпроцессов при взаимодействии неподвижных.и вращающихся элементов невозможно решить с использованиемизвестного устройства.Целью изобретения является расширение функциональных возможностейтехнического устройства,Цель достигается тем, что в стенде, содержащем модель исследуемойобласти, выполненную из электропроводной бумаги, расположенной на рабочей панеЛи стенда, установленныена электропроводной бумаге электроды, выполненные в виде лопаток,и тороидальный трансформатор, размещенный в центре модели исследуемойобласти перпендикулярно к рабочейпанели стенда, модель исследуемойобласти выполнена многослойной, ав стенд дополнительно введены штыревые эпектроды, вакуумная камера,в дне которой размещены штуцеры, имагнитные пластины, установленныена поверхности модели исследуемойобласти в местах сопряжения слоевэлектропроводной бумаги, рабочаяпанель, стенда выполнена в виде сегментов из магнитомягкого материала,в которых выполнены отверстия, в которых размещены одни концы штыревыхэлектродов, другие концы которыхзакреплены в воздушной камере,Тороидальиый трансформатор, сцепленный с моделью исследуемой области,электроды, расположенные по всей зоне рабочего колеса, электроды лопатки,через. которые протекает ток, моделируют соответственно гндродинамические потоки: расходный поток, протекающий через всю модель исследуемойобласти ( поток протекания), вихревой поток в зоне рабочего колеса (поток вытеснения 1 и циркуляционные потоки вокруг всех профилей лопаток,с помощью которых выполняется условие, аналогичное условию ЧаплыгинаЖуковского. Для совмещения относительного вращательного течения вобласти рабочего колеса с абсолктнымтечением в области неподвижных элементов проточной части равномернопо окружности на входе и выходе рабочего колеса установлены штыревыеэлектроды,Такое выполнение стенда позволяет на основе косвенной математической аналогии между гидродинамическим полем скоростей и электрическим полем напряженности в многослойной проводящей среде воспроизвести течение в слое переменной толщины модели исследуемой области, состоящей из нескольких неподвижных и вращающихся элементов проточной части центробежного компрессора.На фиг. 1 изображен стенд длямоделирования течения в неподвижныхи вращающихся элементах турбомашин;на фиг. 2 - конструкции узлов дляперемещения модели рабочего колесаотносительно моделей лопаточного 5диффузора и входного направлякщегоаппарата, а также конструкция электродов.Исследуемая область стенда выполнена в виде плоской многослойной модели исследуемой области 1 проточ-ной части турбомашины из набора листов электропроводной бумагиМодель1 состоит из моделей исследуемыхэлементов турбомашин, включакицих область входного направлякщего аппарата 2 с электродами-лопатками З,областьрабочего колеса 4 с электродами - лопатками 5, область лопаточного диффузора 6 с электродами - лрпатками7 и выходное устройство 8, ограниченное шиной 9,Поисследуемой модели рабочегоколеса 4 равномерно расположены шты, ревые электроды 10, через которыевтекает ток и тем самым, создаваяраспределенные источники по области,моделирукт поток вытеснения. При,помощи штыревых электродов 11, 12,и 13, 14, равномерно расположенныхпо окружности на входе и выходе моде-З 0ли рабочего колеса, осуществляютсяконтакты между неподвижньц входнымйаправляющим аппаратом 2, лопаточнымдиффузором б и поворотным относительно них рабочим колесом 4. Поворот 35модели рабочего колеса указан нафиг. 2. Модель входного направляющего аппарата 2 соединена смодельюрабочего колеса 4 через штыревыеэлектроды 11 и 12, соединякщиеся 40между собой и установленные на границах разреза, отделяющего областьвходного направлякцего аппарата 2от области рабочего колеса 4. На выходе модели рабочего колеса 4 и на 45входе в область лопаточного диффузора б установлены штыревые электроды 13 и 14, соединякшиеся такжемежду собой. Йри помощи тороидального трансформатора 15 моделируетсяпоток протекания.СтеНд содержит рабочук панель,выполненную в виде сегментов 16 измагнитомягкого материала, вакуумныекамеры, образованные панелями 17-19и днищами 20-22, и штуцеры 23-25для подключения откачивающего устройства,.Через штуцеры 23-25 производится откачка иэ вакуумных камер,контактных зазоров, пространства между электропроводной бумагой и рабочей 40панелью и зазоров между лопатками 3,5,7 и электропроводной бумагой. Раздельная откачка воздуха из вакуумных камер позволяет производить поворот модели рабочего колеса без. на.рушения граничных условий теченияв рабочем колесе за счет поворотамодели рабочего колеса относительнооси вращения, а также позволяет изменять его геометрические параметры,не нарушая граничных условий теченияв остальных элементах проточной части.В случае многослойной модели контакт листов электропроводной бумаги осуществляется при помощи магнитных пластин 26, которые могут бытьрасположены в любой области модели,в местах сопряжения слоев на фиг.1показана только одна). Рабочая паль19 крепится на четырех стойках 27.Предлагаемый стенд работает следующим образом.Модель исследуемой области 1 изпрофилированных слоев электропроводной бумаги укладывают на рабочиепанели 17-19 поверх магнитных сегментов 16." На модель устанавливаютэлектроды - лопатки 3, 5, 7. В местах сопряжения слоев электропровод"ной бумаги накладывают магнитныепластины 26, которые притягиваютсяк магнитным сегментам 16 и тем.самым плотно прижимают слои электропроводной бумаги друг к другу.Затем для осуществления контакташтыревых электродов 10-14 и электродов - лопаток 3,5,7 с моделью 1производится откачка воздуха из вакуумных камер через штуцеры 23-25.Атмосферным давлением модель 1 иэлектроды - лопатки 3,5,7 прижимаются к рабочим панелям 17-19 и кслегка выступающим над ними штыревым электродам 10-14.На модели исследуемой области 1задаются граничные условия и измеряют распределение потенциала.Затем штуцера 23 и 25 вакуумныхкамерсоединяются с атмосферой, после чего прекращается откачка воздуха из вакуумных камер через штуцера 23 и 25 и они соединяктся сатмосферой. Панель 18 поворачивается относительно неподвижных панелей 17 и 19 вокруг оси вращениямодели рабочего колеса на заданныйугол. После поворота модели рабочего колеса 4 вновь включается откачка воздуха иэ вакуумных камер че.рез штуцера 23 и 25, Измеряют новыераспределения потенциала на поверх-;ности модели исследуемой области 1,Описанный процесс повторяется дляразличных взаимных положений моделей рабочего колеса 4. и неподвижныхвходного направляюцего аппарата 2 илопаточного диффузора б. При этомоткачка воздуха из вакуумной камерычерез штуцер 24 производится постоянно, что позволяет не нарушать граничные условия в модели рабочего колеса,1062728 г оставитель И. Лебехред С.Мигунова ктор Н, Джуган Заказ 10220/51 филиал ППП "Патент", г. ужгород, ул, Проектная, 4 ВНИИПИ по 13035, Тираж 706Государственного комитета ССелам изобретений и открытийМосква, ЗГ, Раушская наб.,КорректорМ, ШарсюцПодписное