Физическая природа профильных потерь в лопаточном аппарате и методы снижения профильных потерь.

Профильные потери объединяют группу потерь, зависящих от конфигурации профиля и шероховатости его поверхности; потери от трения в пограничном слое, потери от срыва пограничного слоя, кромочные потери, волновые потери

.

Основной причиной профильных потерь являются шероховатость и Скоростной режим обтекания, что образует турбулентные или ламинарные течения. Таким образом для снижения профильных потерь необходимо увеличить чистоту поверхности металла(полировка лопаточного аппарата) а также при возможности обеспечить работу ламинарного течения.

ζ_тр сильно зависит от шероховатости поверхности профиля и от числа Рейнольдса.

Вторую часть профильных потерь составляют кромочные потери ζ_кр , которые образуются в результате отрыва потока за выходной кромкой (рис. 7).

Рис. 7

Коэффициент кромочных потерь ζ_кр зависит от относительной толщины выходной кромки ∆_кр/О, который можно определить по формуле: ,

где ζ_кр0 =0.01 – коэффициент кромочных потерь при нулевой толщине кромочных потерь.

Минимальные профильные потери (ζ_пр) для рабочей – соответственно .

Следует обратить внимание на то, что при уменьшении шага межлопаточный канал на выходе становится расширяющимся и скорость дозвукового потока в выходной его части уменьшается, что приводит к резкому возрастанию профильных потерь.

Профильные потери сильно зависят от поворота потока в решётке.

Наибольшие потери по высоте возникают в зонах утолщённого пограничного слоя на спинке профиля, а также на ограничивающих (торцевых) стенках.

Решающее влияние на коэффициент потерь имеет относительная высота лопатки .

С увеличением чисел M и Re ( в пределах Re<Re_авто) , благодаря утонению пограничного слоя концевые потери уменьшаются.

С уменьшением угла входа потока в данную решётку из-за большего поперечного градиента давления концевые потери возрастают.