Концевые потери энергии. Потери энергии от вторичных течений.

Концевые потери энергии возникают в областях межлопаточного канала примыкающих к торцевым ограничивающим поверхностям. Они складываются из потерь от трения в пограничном слое на торцевых стенках каналов и потерь от парного вихря.

Потери от трения в пограничном слое на торцевых стенках каналов имеют одинаковую природу с потерями от трения в пограничном слое на поверхности лопатки.

Сущность потери от парного вихря заключается в следующем. Давления на вогнутой и выпуклой поверхностях профиля неодинаковые. В сечениях, удаленных от торцевых поверхностей эта разность давлений уравновешивается центробежной силой, возникающей при движении потока по криволинейной траектории в межлопаточном канале (рис.3.3). В пограничном слое у торцевой поверхности поток подторможен и центробежная сила уже не может уравновесить градиента давления между вогнутой поверхностью и выпуклой поверхностью соседнего профиля. В связи с этим в пограничном слое на торцевой стенке происходит перетекание рабочей среды от вогнутой поверхности к спинке с более низким давлением. В результате перетекания у выпуклой поверхности вверху и внизу лопатки вблизи стыка ее с торцевой стенкой возникают местные утолщения пограничного слоя. Взаимодействуя с основным потоком, утолщенные пограничные слои срываются со спинки вблизи выходной кромки и образуют два вихря, вращающихся в противоположных направлениях. Это явление называется парным вихрем.

При наличии открытого радиального зазора имеют место перетекания через торцевую поверхность лопаток.

Эти перетекания взаимодействуя с основным потоком образуют вихревой след за выходной кромкой лопатки. Перетекание через открытый радиальный зазор уменьшают интенсивность вторичных течений в межлопаточных каналах.

Потери энергии в межлопаточных каналах существенно повышаются при взаимодействии корневого и периферийного вихрей и могут достигать 30%. Взаимодействие вихрей наблюдаются в решетках с относительно короткими лопатками . Во избежание значительной потери энергии относительную высоту лопаток, стремятся принимать более , которая определяется опытным путем. На практике это условие часто оговаривается тем, что абсолютная высота лопаток в турбинной ступени должна быть больше 12÷15 мм (в компрессорной ступени - больше 20÷30 мм).

Для определения коэффициента концевых потерь может быть использована формула

,

где с = 0.07÷0.18 - коэффициент, полученный опытным путем.