40
влиянию
tн и
р законы регулирования также накладывают свои искажения подобно
влиянию искажений
FCА,
r, возникающих
под воздействием изменения t
н.
Таким образом, влияние изменения атмосферных условий на характеристики
ГТД есть результат влияния многих факторов. Причем их влияние зависит от обли-
ка рабочего процесса ГТД, его конструктивного выполнения и закона регулирова-
ния.
1.5. Использование формул теории подобия газовых потоков
при анализе экспериментов с ГТД
В предыдущих параграфах было показано насколько велико влияние атмо-
сферных условий на экспериментальные характеристики ГТД. Ясно, что сопостав-
лять такие характеристики можно только при одинаковых атмосферных условиях.
В этих целях для приведения к САУ характеристик ГТД, снятых в различных атмо-
сферных условиях, используют формулы теории подобия газовых потоков.
Из теории газодинамического подобия известно, что для подобия режимов те-
чения в каналах необходимо иметь:
геометрическое подобие каналов (
F = const);
равенство чисел М потоков в абсолютном движении вдоль канала (М
V =
const).
Для лопаточных машин к этому добавляется еще условие равенства чисел М и
в относительном движении к лопатке (М
U = const), т.е. требуется подобие тре-
угольников скоростей.
Исходя из таких представлений теории подобия полагают, что режимы работы
ГТД будут подобными, когда соотношения давлений, температур и скоростей в его
проточной части сохраняются.
Формулы для приведения параметров ГТД определены на базе основной тео-
ремы теории размерностей (
-теоремы) [3].
Согласно этой теореме для ГТД подобным режимам
соответствуют следую-
щие безразмерные величины, определяющие необходимые и достаточные условия
механического подобия процессов в проточной части двигателя при установив-
шихся режимах его работы. Так, например, для частоты вращения:
41
c
*
const
+ 1
н
n D
k
R
T
k
, откуда
nпр =
nизм
*
изм
288,15
н
Т
;
для расхода
топлива
и г
2
*
c
+1
m
н
н
G Н
k
р D
R
T
k
= const,
откуда
G
m пр =
Gm
изм
*
*
изм
101,33
288,15
н
н
р
Т
.
Таким образом, приведение параметров ГТД к САУ есть процесс пересчета с
одних атмосферных условий на другие при сохранении условий подобия, т.е. как
бы на одном и том же подобном режиме ГТД.
Однако указанные выражения определяют только механическое подобие про-
цессов в проточной части двигателя. Так как они не учитывают изменения свойств
рабочего тела в компрессоре и турбине, а также влияние процессов в камере сгора-
ния двигателя, где протекают сложные физико-химические, а не только механиче-
ские процессы, на
которые помимо
кс,
r,
D влияют также значения абсолют-
ных (а не относительных величин
р*к,
Т*к,
см
. Такие процессы полностью моде-
лировать не удается.
Фактически,
широко
используемые
формулы
приведения
типа
n
пр =
n
*
изм
288,15
н
Т
и другие не учитывают:
1)
изменение геометрических размеров в проточной части ГТД
D
с,
r, … =
f (
Т
н
,
р
н
, М);
2)
изменение
свойств рабочего тела
ср =
f (
T ,
,
d) и
R
г =
f (
,
d);
3)
изменение характеристик ЛМ под влиянием числа
Rе в проточной части
испытуемого ГТД
т
,
к
,
G
в пр =
f (
Rе);
4)
влияние на процессы в камере сгорания
р*к,
t*к и
г =
f (
р*к,
t*к,
).
42
Для учета этих влияний в формулы приведения вносят поправки в виде без-
размерных
поправочных
коэффициентов,
которые
получают
расчетно-
экспериментальным путем.
В практике испытаний современных ГТД влияние
указанных выше допуще-
ний наиболее заметно отражается на расходе топлива. Здесь поправки могут пре-
вышать 2...3 %.
Формула
G m пр при этом приобретает следующий вид:
Gm
пр =
Gm
изм
Gm
*
*
вх
вх изм
101,3
288,16
р
Т
,
где
Gm
=
Gm р
н
Gm t
н
Gm d
Gm фк
Gm
n
. В этом выражении
Gm р
н
Gm t
н
... – частные поправочные коэффициенты, связанные с влиянием атмосфер-
ного давления и температуры и других параметров.
Поправка на
d берется на основе исследований (см.
раздел влияния d). По-
правку
Gm
фк – рассчитывают исходя из характеристик конкретной ФК и измене-
ния теплоемкости. Поправки по
tн
,
р
н
,
n обычно определяют путем климатиче-
ских испытаний (либо в ТБК) данного двигателя.
а)
б)
Достарыңызбен бөлісу: