Введение
1. Обзор и анализ современного уровня развития малоразмерных турбин с осесимметричными соплами 11
1.1. Современный уровень экономичности малоразмерных турбин с осесимметричными соплами 12
1.2. Перспективы совершенствования малоразмерных турбин с осесимметричными соплами 18
1.3. Влияние профилированных обводов и формы лопаток рабочего колеса на эффективность турбинных ступеней 25
1.4. Выводы по главе 1 27
2. Расчетное исследование процессов в осевой малоразмерной турбине с осесимметричными соплами 29
2.1. Выбор базового объекта исследования 29
2.2. Методика одномерного газодинамического расчета осевой малоразмерной турбины с осесимметричными соплами 33
2.2.1. Расчет геометрических характеристик ступени 34
2.2.2. Расчет режимных параметров соплового аппарата 34
2.2.3. Расчет газодинамических параметров соплового аппарата 35
2.2.4. Расчет надбандажной утечки 37
2.2.5. Расчет прикорневой утечки 39
2.2.6. Расчет параметров потока в осевом зазоре 40
2.2.7. Параметры потока в относительном движении 41
2.2.8. Потери в рабочем колесе 41
2.2.9. Параметры потока за рабочим колесом 43
2.2.10. Внутренние потери энергии и интегральные характеристики ступени 44
2.2.11. Решение уравнения баланса расходов 45
2.3. Результаты одномерного газодинамического расчета базовой ступени 46
2.4. Разработка методики трехмерного газодинамического расчета осевой малоразмерной турбины 48
2.4.1. Методика трехмерного газодинамического расчета осевой малоразмерной турбины 53
2.4.2. Методика постановки нестационарного расчета 55
2.4.3. Методика обработки результатов трехмерного газодинамического расчета 57
2.4.4. Выбор подхода к временному разрешению 59
2.4.5. Валидация методики трехмерного газодинамического расчета осевой малоразмерной турбины
2.5. Результаты трехмерного газодинамического расчета базовой ступени 67
2.6. Выводы по главе 2 73
3. Исследование влияния принятых конструктивных решений на эффективность осевой малоразмерной турбины с осесимметричными соплами 74
3.1. Разработка и обоснование конструктивных мероприятий для повышения эффективности осевых малоразмерных турбин с осесимметричными соплами 74
3.1.1. Графический анализ трехмерного потока в пространстве осевого зазора 74
3.1.2. Минимизация радиальной компоненты скорости на входе в рабочее колесо 76
3.1.3. Радиальные лопатки рабочего колеса 77
3.1.4. Аналитическое описание лопаток рабочего колеса с обратной стреловидностью 79
3.1.5. Геометрические модели модифицированных малоразмерных турбин
3.2. Влияние радиальности лопаток рабочего колеса 88
3.3. Влияние кинематического «навала» и обратной стреловидности лопаток 93
3.4. Влияние профилированного корневого обвода 102
3.5. Исследование совместного применения обратной стреловидности лопаток и профилированного корневого обвода 109
3.6. Выводы по главе 3 116
4. Применение разработанных конструктивных решений для осевых малоразмерных турбин с альтернативными размерами проточной части 118
4.1. Ступень №1 118
4.2. Ступень №2 122
4.3. Разработка рекомендаций по дальнейшему совершенствованию малоразмерных турбин с осесимметричными соплами 124
Заключение 125
Список сокращений и обозначений 127
