раздел 2.7). В качестве изменяемых геометрических параметров при проектировании лопастной системы р.к. РО 500/5243 были приняты угол охвата лопасти в плане ?, угол лопасти на входе ?1 и выходе ?2.
После этого было проведено профилирование всех семи расчетных сечений р.к. с учётом изменения геометрических параметров, выполнен расчет прямой задачи для 4-х расчетных линий тока при различных режимах и проведено осреднение расчетных гидравлических потерь по размаху лопасти. На рис. 4.3 представлена расчетная универсальная характеристика р.к. РО 500/5243 в виде изолиний гидравлических потерь. Как видно из приведенной характеристики, минимум потерь в р.к. hmin=1,28 % формируется при = 0,172 м3/с и = 62,2 мин-1, что хорошо согласуется с заданными расчетными режимными параметрами ( = 0,170 м3/с и = 62 мин-1). На рис. 4.4 представлена компьютерная модель решетки р.к. РО 500/5243.
Рис. 4.3 - Расчетная универсальная характеристика р.к. РО 500/5243 в виде изолиний гидравлических потерь
Рис. 4.4 - Компьютерная модель решетки р.к. РО 500/5243
4.2.3 Проектирование и расчет лопастной системы р.к. РО 500/5242
При проектировании р.к. РО 500/5242 были приняты следующие режимные параметры: приведенный расход =0,230 м3/с, приведенная частота вращения =64 мин-1. Высота направляющего аппарата b/D1=0,08, диаметр горловины =D2/D1=0,66, очертания втулки и обода и положение входной и выходной кромок в меридиональной проекции были приняты такими же, как и в р.к. РО 500/5243 и номенклатурном р.к. РО 500/3502. Значения угла охвата лопасти в плане и угла лопасти на входной кромке в первом приближении были приняты такими же, как у номенклатурного р.к. близкой быстроходности РО 500/3502 и равными ?=50? и ?1=73?. Углы лопасти на выходе из р.к. колеса в первом приближении были рассчитаны из условия осевого выхода с учётом стеснения потока. Максимальная толщина профиля была принята ?= 32 мм, закон распределения толщин такой же, как и в р.к. РО500/5243 (таблица 4.1), число лопастей z=13. При проектировании лопастной системы р.к. была принята модель равноскоростного потока.
Профилирование лопасти р.к. РО 500/5242 проводилось для 7 линий тока.
На рис. 4.5 приведена расчетная универсальная характеристика р.к. РО 500/5242 в виде изолиний гидравлических потерь. Как видно из приведенного рисунка, минимум характеристики р.к. hmin=1,35 % формируется при приведенном расходе = 0,231 м3/с и = 64,2 мин-1, что хорошо согласуется с заданными расчетными режимными параметрами ( = 0,230 м3/с и = 64 мин-1). На рис. 4.6 представлена компьютерная модель решетки р.к. РО 500/5243.
Рис. 4.5 - Расчетная универсальная характеристика р.к. РО 500/5242
Рис. 4.6 - Компьютерная модель лопасти р.к. РО 500/5242
4.2.4 Сравнение расчетных кинематических и энергокавитационных показателей лопастных систем р.к. серии РО 500
Для оценки кинематических характеристик и расчётных энергокавитационных показателей спроектированных по предложенным в данной работе методам рабочих колёс РО 500/5243 и РО 500/5242 было проведено сравнение их характеристик с показателями номенклатурного р.к. РО 500/3502.
На рис. 4.7 и рис. 4.8 приведено распределение относительной скорости W и коэффициента давления Р вдоль периферийных сечений р.к. РО 500/5242, РО 500/5243 и РО 500/3502 при расчетном режиме (=64 мин-1 и =0,230 м3/с; =62 мин-1 и =0,170 м3/с; =64 мин-1 и =0,211 м3/с соответственно).
Рис. 4.7 - Сравнение распределения относительной скорости W вдоль периферийного сечения рабочих колес серии РО 500
Рис. 4.8 - Сравнение распределения коэффициента давления Р вдоль периферийного сечения рабочих колес серии РО 500
Как видно из приведенных рисунков, у р.к. РО 500/5242 и РО 500/5243 получены плавные эпюры распределения относительной скорости и давления; отсутствует волнистость эпюр, характерная для номенклатурного р.к. РО 500/3502; меньше нагружена выходная кромка. Это свидетельствует о более благоприятном обтекании решетки и соответственно должно привести к улучшению энергетических, кавитационных и эрозийных показателей лопасти в целом.
На рис. 4.9 приведена зависимость осреднённых по размаху лопасти суммарных гидравлических потерь, а на рис. 4.10 расчётного кавитационного коэффициента ? от приведенного расхода при постоянной (расчетной) приведенной частоте вращения (=64 мин-1 у р.к. РО 500/3502 и РО 500/5242 и =62 мин-1 у р.к. РО 500/5243).
Анализ результатов, приведенных на рис. 4.9 и рис. 4.10 показывает, что уровень расчётных потерь в р.к. РО 500/5243 ниже, чем у номенклатурного р.к. РО 500/3502 во всем диапазоне расходов. Расчётные потери в р.к. РО 500/5242 в рабочем диапазоне - от зоны расходов =0,200 м3/с до линии ограничения мощности =0,300 м3/с - значительно ниже, чем в номенклатурном р.к. Значение кавитационного коэффициента у р.к. РО 500/5243 ниже, чем у р.к. РО 500/3502 во всем диапазоне расходов, а у р.к. РО 500/5242 в рабочем диапазоне расходов значительно ниже, чем у номенклатурного р.к. РО 500/3502.
Рис. 4.9 - Сравнение зависимостей расчётных осредненных суммарных потерь от приведенного расхода рабочих колёс РО 500/3502, РО 500/5242, РО 500/5243
Рис. 4.10 - Сравнение расчётного коэффициента кавитации от приведенного расхода рабочих колёс РО 500/3502, РО 500/5242, РО 500/5243
Таким образом, применение разработанных методов и пакета прикладных программ, базирующегося на предложенных в этой работе методах и моделях, позволило в короткие сроки спроектировать лопастные системы р.к. РО 500/5242 и РО 500/5243 на заданные параметры и с меньшим уровнем прогнозных гидравлических потерь и кавитационного коэффициента, чем у номенклат