Об использовании энергии пульсирующего потока в газовой турбине
В настоящее время возрастает применение газовых турбин малой мощности на транспорте в комбинированных двигателях, в системах турбо-наддува двигателей внутреннего сгорания в качестве автономного двигателя для привода насосов, электрических генераторов, компрессоров и др.
Для турбин, работающих на выхлопных газах поршневого двигателя, природа регулярности, частоты и амплитуды изменения (пульсаций) параметров на входе ясна. Стационарность же параметров потока за камерой сгорания газотурбинного двигателя (ГТД), принятая в теории ГТД, может быть поколеблена следующими известными сведениями.
Распространенные в настоящее время методики определения параметров потока, за камерой сгорания предусматривают замеры их среднемассовых величин, исключая контроль пульсаций, кроме вибрационных.
В публикациях, посвященных исследованиям процессов в камерах сгорания ГТД, отмечается, что взаимодействие процесса горения с потоком в системе с устойчивыми колебаниями достаточно сложно. Возникновение колебаний здесь объясняется неоднородностью среды, пульсацией фронта пламени, широким полем мгновенных локальных скоростей химических превращений, связанных с изменяющимися во времени процессами в камере сгорания ГТД в режимах с устойчивыми регулярными колебаниями параметров потока.
Работа газовой турбины в пульсирующем потоке рассматривается в теории комбинированных двигателей и систем турбонаддува ДВС.
Из последних разработок в этой области наиболее распространены методики расчета турбин, предложенные ЦНИДИ и НАТИ. Однако двигателестроители отмечают основные недостатки этих методов расчета: невозможность или громоздкость оценки действительного КПД турбины.
В этих методиках турбина рассчитывается как изобарная иа условные средние параметры, которые не позволяют выбрать действительные выгодные и/С0. Поэтому применяемые методы расчета турбин в переменном потоке весьма условно отражают действительные процессы и также условно соответствуют теории Эйлера.
Рассмотрим работу турбины серийного газотурбинного двигателя с Действительными параметрами по времени. Результаты получены при эксперименте по замеру статического давления за камерой сгорания.
Если допустить, что турбина поочередно работает на максимальных параметрах за время импульса и минимальных — за время спада, то можно ввести следующие обозначения: время течения газа по лопатке продолжительности фаз тиМ, тсп и скорости вращения рабочей лопатки тп.