Меридиональная составляющая

Расчеты показывают, что увеличение смещения кромок кольцевого стыка вызывает интенсивное напряжение меридиональных напряжений. При значениях смещения кромок А=0,1; 0,2; 0,3 меридиональные напряжения возрастают на 30,

Особенность НДС таких элементов — неравномерное распределение меридиональных напряжений и деформаций по толщине оболочки вследствие изгиба в сочетании с внутренним давлением, достаточно сильного проявления краевого эффекта в зонах, прилегающих к фланцам, а также концентрации напряжений в переходной области от фланца к оболочке. Как показывает упругий анализ НДС (см. гл. 4), определить номинальные напряжения в оболочечных элементах весьма трудно.

Рис. 4.13. Кривые распределения меридиональных напряжений вдоль образующей цилиндрического корпуса типов I (а) и II (б) для расчетных режимов тер-моциклического нагружения А15 А2, АЗ и А0 (соответственно кривые 1-4)

В результате расчета выявлено, что поле условных (термоупругих) напряжений в переходной зоне оболочечного корпуса зависит от особенности конструкции и уровня температурной нагрузки в соответствующем режиме нагружения. Особенности напряженного состояния в переходной зоне оболочечного корпуса отражены на кривых распределения меридиональных напряжений as вдоль образующей внешней цилиндрической поверхности.

личий не имеет. Более высокие температуры, характерные для соответствующих режимов и оболочечного корпуса типа // заметно влияют на температурные напряжения. Сопоставив соответствующие кривые на рис. 4.13, а и б, можно отметить, что существенное изменение меридиональных напряжений вдоль образующей типично для всех режимов термоциклического нагружения. Кроме того, распределение меридиональных Оу и тангенциональных ов температурных напряжений на внешней поверхности оболочечного корпуса полностью соответствует распределению на внутренней поверхности (рис. 4.14).

Рис. 4.15. Подобные кривые распределения меридиональных напряжений (а) и их разма-хов (б) при термоциклическом нагружении цилиндрического корпуса типа I для характерных тепловых режимов АЗ, АЗ, AI (соответственно кривые 1, 2, 3)

Эпюры меридиональных термоупругих напряжений в тонкостенном оболочечном цилиндрическом корпусе для характерных тепловых режимов А1 — АЗ, приведенные на рис. 4.13, подобны. Это означает, что для соответствующих кривых распределения напряжений существует коэффициент подобия, с помощью которого можно получить кривую, совпадающую с базовой. Приняв, например, в качестве базовой кривую распределения меридиональных напряжений в режиме АЗ (кривая / на рис. 4.15, а), приведенные кривые напряжений для других тепловых состояний получим с помощью очевидных преобразований: (as)Ai = Кг(а5)Аз (кривая 2) и (as)Aj = К2(а5)Аз (кривая 3), где Jfj, К2 — коэффициенты подобия. Отметим удовлетворительное совпадение приведенных кривых для режимов At и А2 с базовой (для режима А3).

Pat. 4.20. Кривые распределения вдоль меридиана меридиональных напряжений

На рис. 4.27 приведены результаты исследования термоупругого (670 °С) НДС при разных значениях радиуса переходной поверхности при R = 470 мм. Расчет выполнен для цилиндрического элемента типа I при распределении температур, соответствующем режиму A j, с помощью МКЭ. Концентрация термоупругих напряжений в этом случае возникает только на внешней поверхности, максимумы пологих кривых распределения меридиональных напряжений на внутренней поверхности находятся вне переходной зоны.

Существенно, что значения меридиональных напряжений на внутренней поверхности зоны концентрации примерно одинаковы при разных радиусах переходной зоны. Однако вследствие перераспределения полей термоупругих напряжений при изменении геометрии зоны концентрации отношение напряжений в точках внешней (наружной) и внутренней поверхностей ах = сгн/а увеличивается от 1,18 до 1,4 при изменении радиуса переходной части от 2,5 до 0,5 мм. Характерно, что максимумы кривых термоупругих напряжений для внешней поверхности расположены примерно на расстоянии г от торца фланца (см. рис. 4.25).

Режим термо механического нагружения существенно влияет на характер НДС в рассматриваемых точках детали. На рис. 4.29, а приведены кривые распределения компонент напряжений на внешней и внутренней поверхностях, построенные с помощью МКЭ для двух принципиально разных режимов нагружения: термоциклического с максимальной температурой 670 °С в режиме А1 (кривые 2, 4, 6, 8) и изотермического (t = 670 °С) при нагружении внутренним давлением q = 1,25 МПа (кривые 1, 3, 5, 7) соответственно при г = 0,5 мм и г = = 1,0 мм. Отметим сходственное распределение меридиональных напряжений на внешней (кривые 7 и 8) и внутренней (кривые 1 и 2) поверхностях модельного корпуса с проявлением максимума в обоих режимах нагружения.

где Ъ\ — ширина канала в меридиональном сечении. При поступлении потока в область, занятую лопастями, меридиональная составляющая абсолютной скорости с'т1 возрастает в связи со стеснением сечения телом лопаток до значения ст\ = ki c'ml, где kt — коэфициент стеснения. Коэфициент стеснения fej представляет собой отношение площади без учёта влияния толщины лопаток nDbi к площади, реально имеющей место: ъОЬ — г • su • Ь, где г — число лопаток, sa — толщина лопатки

В закрытых колесах меридиональная составляющая скорости на выходе из колеса имеет, как правило, радиальное направление, так как профили лопаток заканчиваются до поворота потока в воронку колеса и расчетным сечением выхода из колеса является цилиндрическое сечение диаметра d2 (рис. 5.8).

генциальная) составляющая абсолютной скорости ct жидкости; wt — меридиональная составляющая абсолютной скорости ct; б — на насосном колесе: и\, иг — окружные

Ь2— ширина лопаточного канала насоса на выходе. Углы р, определяемые по уравнениям (342), относятся к точкам, которые лежат на радиусах r\, r2, r3, r4, rs, г6 средней линии тока к обозначены соответствующими индексами. В формулы (342) входят характерные для этих точек окружные скорости иь «2, из, «4 («5 = «6 = 0) и меридиональная составляющая абсолютной скорости ст. Величина ст определяется как средняя для 6 точек линии тока. Очевидно, что вычисленные углы р не могут быть отнесены к другим точкам входных и выходных кромок соответствующих лопаток. Скорости ст по длине кромки не постоянны, а изменяются по определенному закону. Это обстоятельство нужно принимать во внимание, вычисляя фактический угол вектора скорости р для произвольной точки кромки лопатки на радиусе г. Величина угла р зависит от этого радиуса.

Меридиональная составляющая скорости 29, 60, 156 Модель — аналог 131, 139 Момента, возрастание 184 Момент количества движения 7, 34,

в м/сек. ст — меридиональная составляющая абсолютной скорости

Меридиональная составляющая входной скорости определяется по данным проф. И. И. Куколевского:

Основной особенностью возможного решения (рис. 61) является то, что высота входного сечения рабочего колеса Ь\ делается большей, чем высота направляющего аппарата Ь0. При этом Во несколько увеличивается, и между концами направляющих лопаток О' и О\ образуется кольцевая полость, высота которой возрастает по мере уменьшения диаметра от ^' до О\. Меридиональная составляющая скорости

Значение и направление вектора абсолютной скорости можно определить из треугольника скоростей, построенного по относительной ПУ и переносной ип скоростям. Вектор сп можно разложить на две взаимно перпендикулярные составляющие: меридиональную стп и окружную сип. Меридиональная составляющая абсолютной скорости стп определяется из уравнения неразрывности потока:

ст— меридиональная составляющая абсолютной скорости; D* — активный диаметр в м;

Данный вывод был сделан на основе предположения о невязкой жидкости, плоскопараллельном потоке и струйном течении жидкости в турбомуфтах. Таким образом, в потенциальном потоке меридиональная составляющая абсолютной скорости ст на выходе из насосного колеса муфты должна иметь большую величину на меньшем радиусе К'гн и меньшую на большем радиусе R"ZH, на входе в насосное колесо большая скорость ст на большем радиусе R"\n и меньшая на меньшем радиусе /?'IH.

Меридиональная составляющая абсолютной скорости в круге циркуляции муфты без тора с радиальными лопатками при малых скольжениях s = 2-r-3%, так же как и в муфте с тором, изменяется неравномерно по нормали к потоку. Поток при таких скольжениях можно принимать равноскоростным. Наибольшие скорости имеют место в периферийных точках меридионального сечения проточной части и постепенно уменьшаются к границе раздела наибольшего поперечного сечения.