Излагаются методы расчёта и экспериментальные результаты исследования нестационарного обтекания аэродинамических решёток турбомашин. Рассматриваются условия возбуждения и демпфирования колебания лопаток в потоке сжимаемой и несжимаемой жидкости. Теоретические методы основываются на модели идеальной жидкости, набегающий поток может быть неоднородным и вихревым за счёт влияния предшествующей решётки. Экспериментальные результаты касаются определения динамических напряжений, вызываемых неоднородностью потока в турбомашине, а также определения нестационарных аэродинамических сил, возбуждающих и демпфирующих колебания лопаток. Рассматриваются условия возникновения решёточного флаттера и влияние неоднородности аэродинамической решётки. Описываются экспериментальные методы исследования.

Табл. 32. Илл. 172. Библ. 152 назв.

Теория стационарного обтекания аэродинамических решёток подробно разработана и находит широкое практическое приложение. Известно, что применение этой теории и соответствующие экспериментальные исследования позволили существенно повысить эффективность турбомашин.

В последнее время появился значительный интерес к задачам о нестационарных течениях в турбомашинах и, в частности, в аэродинамических решётках. Это вызвано тем, что нестационарные аэродинамические и аэроупругие явления влияют, на предельную мощность, надёжность и эффективность работы и вес турбомашин. Ряд явлений, происходящих в турбинах, компрессорах и насосах, может быть объяснён только при изучении неустановившихся течений. К таким процессам относятся: аэродемпфирование, вращающийся отрыв, различные виды флаттера, возбуждение колебаний лопаток бегущими следами, помпаж и т. д.

В предлагаемой книге рассматриваются некоторые задачи, связанные с безотрывным неустановившимся течением в решётках турбомашин. Это достаточно чётко ограничивает область исследования. По остальным задачам в книге содержатся только классификация и краткий обзор со ссылками на основополагающие работы или работы с подробным обзором и библиографией.

Задачи о неустановившемся обтекании колеблющихся решёток турбомашин, обтекании решёток вихревым потоком и различных видах флаттера существенно отличаются от аналогичных задач для одиночного крыла. Это объясняется тем, что в решётках наблюдаются новые явления: аэродинамический резонанс, решёточный флаттер и т. д.

Другой существенной особенностью является то, что профили решёток турбомашин могут быть толстыми и сильно изогнутыми.

Однако необходимо подчеркнуть, что без достижений в теории крыла нельзя было бы надеяться на успех в изучении неустанорившегося обтекания решётки. Основные задачи теории неустановившегося обтекания крыла были рассмотрены С. А. Чаплыгиным, М. В. Келдышем, Н. Е. Кочиным, М. А. Лаврентьевым, Л. И. Седовым, А. И. Некрасовым, М. Д. Хаскиндом, Л. Прандтлем, В. Бирнбаумом, Г. Вагнером, Г. Кюсснером, Г. Глауэртом, Т. Карманом, В. Сирсом, Ч. Поссио, Д. Майлсом и др. Столь же существенным является использование гидродинамической теории установившегося обтекания решёток, заложенной работами Н. Е. Жуковского, С. А. Чаплыгина, Н. Е. Кочина, Л. И. Седова и далее развитой в ряде работ, в основном советских авторов.

При изложении задач автор стремился оттенить физическую сущность рассматриваемых явлений, что является важным в инженерных приложениях.

В книге излагаются также некоторые экспериментальные результаты по определению динамических напряжений в лопатках турбомашин.

Книга предназначена для инженеров-механиков и сотрудников аэродинамических и прочностных лабораторий заводов, НИИ и КБ, ведущих работу в области турбомашин. Книга представит интерес для преподавателей, аспирантов и студентов Вузов соответствующих специальностей…

ПРЕДИСЛОВИЕ
Г. С. Самойлович
Москва, март 1968

Предисловие	7

Ч А С Т Ь I
ОБЩИЕ СВОЙСТВА НЕСТАЦИОНАРНОГО ДВИЖЕНИЯ ЖИДКОСТИ ЧЕРЕЗ РЕШЁТКИ

Г л а в а 1. Основные нестационарные аэродинамические и аэроупругие
явления в турбомашинах	9

§ 1.1. Классификация явлений	9
§ 1.2. Особенности нестационарных и аэроупругих явлений в
турбомашинах	11

Г л а в а 2. Основные уравнения и элементарные (фундаментальные)
решения нестационарного движения жидкости	34

§ 2.1. Основные уравнения и преобразования Галилея и Лоренца	34
§ 2.2. Потенциал скорости и потенциал ускорений	39
§ 2.3. Теорема Грина и формула Кирхгофа	41
§ 2.4. Элементарные решения для несжимаемой жидкости	43
§ 2.5. Элементарные решения для дозвукового потока	49
§ 2.6. Элементарные решения для сверхзвукового потока	56
§ 2.7. Энергетическое взаимодействие между потоком и телом	61

Г л а в а 3. Общие свойства нестационарного потока в решётках	64

§ 3.1. Предварительные замечания	64
§ 3.2. Решётка особенностей в несжимаемой жидкости	64
§ 3.3. Решётка особенностей в дозвуковом потоке	69
§ 3.4. Решётка особенностей в сверхзвуковом потоке	74
§ 3.5. Решётка, как особая линия	77
§ 3.6. Густая решётка в неравномерном вихревом потоке	87
§ 3.7. Особенности пространственного обтекания решётки	98

Ч А С Т Ь II
НЕСТАЦИОНАРНОЕ ОБТЕКАНИЕ РЕШЁТОК

Г л а в а 4. Плоская решётка тонких мало изогнутых профилей в
неустановившемся потоке несжимаемой жидкости	105

§ 4.1. Предварительные замечания	105
§ 4.2. Применение метода потенциала ускорений	106
§ 4.3. Присоединённые массы решёток	118
§ 4.4. Решётка в нестационарном вихревом потоке	124
§ 4.5. Обтекание решётки тонких вибрирующих профилей	141
§ 4.6. Решение задачи о нестационарном обтекании решётки вихревым
методом	158

Г л а в а 5. Суммарные характеристики решёток при нестационарном
обтекании	166

§ 5.1. Основные задачи и суммарные характеристики	166
§ 5.2. Коэффициенты влияния	181
§ 5.3. Нестационарное движение для произвольной зависимости от
времени	198
§ 5.4. Влияние смещения профилей в решётке	204
§ 5.5. Определение суммарных квазистационарных характеристик
решёток с помощью электрогидродинамической аналогии	208

Г л а в а 6. Решётка вибрирующих профилей в дозвуковом потоке	215

§ 6.1. Постановка задачи	215
§ 6.2. Одиночный вибрирующий профиль в дозвуковом потоке	218
§ 6.3. Решётка вибрирующих профилей в дозвуковом потоке	227

Г л а в а 7. Обтекание решётки произвольных профилей, колеблющихся
с произвольным сдвигом фаз	238

§ 7.1. Предварительные замечания	238
§ 7.2. Постановка квазистационарной задачи обтекания решётки
произвольных профилей с учётом их смещения	239
§ 7.3. Вывод основных формул	244
§ 7.4. Решётка кругов в неустановившемся потоке	250
§ 7.5. Чисто циркуляционное обтекание решётки кругов со сдвигом фаз	255
§ 7.6. Задача обтекания решётки произвольных профилей, колеблющихся
со сдвигом фаз, в квазистационарной постановке	259
§ 7.7. Решение задачи о колебаниях произвольных профилей в решётке
со сдвигом фаз методом интегральных уравнений	267

Г л а в а 8. Интерференция двух взаимно движущихся решёток в
потенциальном потоке (квазистационарная задача)	286

§ 8.1. Расчёт обтекания двух движущихся решёток методом конформного
преобразования	286
§ 8.2. Расчёт обтекания двух движущихся решёток методом интегральных
уравнений	291
§ 8.3. Расчёт обтекания двух движущихся решёток методом
последовательных приближений	298

Ч А С Т Ь III
КОЛЕБАНИЯ ЛОПАТОК ТУРБОМАШИН

Г л а в а 9. Вынужденные колебания лопаток в неравномерном потоке	303

§ 9.1. Кромочный след и его характеристики	303
§ 9.2. Динамические напряжения в лопатках, вызываемые
неравномерностью потока	320
§ 9.3. Динамические напряжения в лопатках при парциальном подводе	328

Г л а в а 10. Колебания связанной системы лопаток	340

§ 10.1. Лопаточный венец как связанная система лопаток	340
§ 10.2. Квазистационарные коэффициенты влияния	342
§ 10.3. Обмен энергией при колебании системы лопаток	351
§ 10.4. Свободные колебания венца лопаток	357
§ 10.5. Вынужденные колебания связанной системы лопагок	363
§ 10.6. Автоколебания связанной системы лопаток	369

Г л а в а 11. Исследование аэродемпфирования и аэровозбуждения
лопаток турбомашин	375

§ 11.1. Установка для исследования аэроупругих процессов в
турбомашинах	375
§ 11.2. Определение аэродемпфирования	387
§ 11.З. Исследование вынужденных колебаний	403
§ 11.4. Исследование динамических напряжений при парциальном подводе	422

Дополнение при корректуре	431
Литература	436
Условные обозначения	443

Книги на ту же тему

Газовые турбины. — 2-е изд., перераб. и доп.: В 2 ч. (комплект из 2 книг), Шнеэ Я. И., Капинос В. М., Котляр И. В., Хайновский Я. С., 1977
Введение в теорию течения сжимаемой жидкости, Бай Ши-И, 1962
Основы теории и гидродинамического расчёта водяных турбин, Колтон А. Ю., Этинберг И. Э., 1958
Термопрочность деталей машин, Биргер И. А., Шорр Б. Ф., Демьянушко И. В., Дульнев Р. А., Сизова Р. Н., 1975
Колебания деформируемых систем. — 2-е изд., перераб. и доп., Филиппов А. П., 1970
Численные методы газовой динамики: Учебное пособие для студентов вузов, Пирумов У. Г., Росляков Г. С., 1987
Проблемы гидродинамики и их математические модели. — 2-е изд., Лаврентьев М. А., Шабат Б. В., 1977
Теория и гидродинамический расчёт гидротурбин, Гутовский Е. В., Колтон А. Ю., 1974
Вязкопластические течения: динамический хаос, устойчивость, перемешивание, Климов Д. М., Петров А. Г., Георгиевский Д. В., 2005
Моделирование теплоэнергетического оборудования, Кутателадзе С. C., Ляховский Д. Н., Пермяков В. А., 1966
Акустика: Учебное пособие для втузов, Лепендин Л. Ф., 1978
Численное решение задач гидромеханики, Рихтмайер Р., ред., 1977
Гидродинамическая теория решёток, Викторов Г. В., 1969
Избранные работы. Речная гидравлика. Теория фильтрации. Аэродинамика и газовая динамика. Горное дело. Теория пластичности. Энергетика, Христианович С. А., 1998
Исследование гидродинамической неустойчивости в задачах лазерного термоядерного синтеза методами математического моделирования, Лебо И. Г., Тишкин В. Ф., 2006
Общая акустика, Исакович М. А., 1973
Вибрации в технике. Справочник в 6-ти томах (комплект из 6 книг), Болотин В. В., Блехман И. И., Диментберг Ф. М., Колесников К. С., Лавендел Э. Э., Генкин М. Д., Фролов К. В., Челомей В. Н., ред., 1981
Труды ЦИАМ №1347: Экологические проблемы авиации, Халецкий Ю. Д., ред., 2010
Теория авиационных газотурбинных двигателей. — 2-е изд., испр. и доп., Кулагин И. И., 1955
Вибрация и уравновешивание роторов авиадвигателей, Левит М. Е., Ройзман В. П., 1970
Прочность и ресурс ЖРД, Махутов Н. А., Рачук В. С., Гаденин М. М., Рудис М. А., Паничкин Н. Г., 2011
Процессы в камерах сгорания ГТД, Лефевр А., 1986
Теория горения порохов и взрывчатых веществ, Лейпунский О. И., Фролов Ю. В., ред., 1982
Релаксационные процессы в ударных волнах, Ступоченко Е. В., Лосев С. А., Осипов А. И., 1965
Тепловые испытания паровых турбин, Сахаров А. М., 1990
Динамика и управление судовых газотурбинных установок, Гительман А. И., 1974
Прикладные задачи теории нелинейных колебаний механических систем: Учебное пособие для втузов, Гуляев В. И., Баженов В. А., Попов С. Л., 1989
Нелинейные колебания механических систем, Тондл А., 1973

elapsed time 0.021 sec

/Наука и Техника/Инженерное дело

ОГЛАВЛЕНИЕ

Книги на ту же тему