В среде ступени турбины поток периодически является неустойчивым из-за относительного движения рядов лопаток. Поскольку современная философия проектирования газовых турбин делает упор на большую нагрузку на лопасти и меньшую длину турбины, последствия этих нестационарных взаимодействий еще более важны.
Эффекты нестационарного потока
Эффекты нестационарного потока в газовой турбине являются источниками аэродинамического шума и механических колебаний. Неустойчивость почти всегда приводит к снижению эффективности, такой как увеличение потерь. Нестабильные потоки могут иметь различные эффекты - такие как эффекты следа, взаимодействия пограничного слоя следа, эффекты синхронизации и горячие полосы. Нестабильные потоки оказывают существенное влияние в условиях высокой нагрузки, частичной нагрузки или не по расчету. Обычно производительность газовой турбины неудовлетворительная в номинальных условиях. Нестационарные потоки существенно влияют на производительность газовой турбины в таких условиях без номинальных нагрузок, например, при частичной нагрузке или при работе вне проекта. Конструкция и эксплуатация турбины развиваются на довольно высоком уровне с использованием все более зрелых технологий. Одним из основных соображений при проектировании, выборе, эксплуатации и надежности газовых турбин является нестабильность потока при реальной работе.
Потери газовой турбины
Традиционно потери газовой турбины определялись как потеря профиля, потеря торцевой стенки и потеря утечки. Эти категории продолжают использоваться, хотя механизмы потерь редко бывают независимыми. В турбинных лопатках низкого давления потеря профиля, как правило, вносит самый большой вклад в общую потерю эффективности из-за относительно высокого соотношения сторон лопаток. Величина потери профиля зависит главным образом от развития пограничных слоев лопаток, особенно на всасывающих поверхностях. Поток в турбинах низкого давления по своей природе является неустойчивым из-за относительного движения соседних рядов лопаток. Существуют две основные формы периодической неустойчивости: следы от верхних рядов лопаток и потенциальные поля рядов лопаток как вверх, так и вниз по течению. Потенциальные взаимодействия слабее, чем следовые взаимодействия в большинстве секций турбины низкого давления. Тем не менее, небольшие изменения в поле статического давления могут изменить поведение пограничных слоев, которые находятся близко к разделению или отделены на задней стороне всасывающей поверхности лопасти. Следовательно, следует проявлять осторожность при полном отклонении значения потенциальных взаимодействий. Лезвие с низким коэффициентом сжатия было популярно в последние десятилетия из-за увеличивающейся нагрузки на лопатки при уровнях среднего и высокого давления. Потеря поля потока в концевых областях обратно пропорциональна соотношению сторон лопасти.
