Сравнительный анализ сил сопротивления движению грубодисперсных частиц вдоль радиальных лопастей турбомашин

Несмотря на достигнутый прогресс в конструировании, производстве и использовании турбомашин с радиальными лопастными центробежными ускорителями, многие вопросы их работоспособности изучены недостаточно, что обусловлено сложностью происходящих в рабочей зоне фрикционных и аэродинамических явлений. Цель исследования - разработать методику, произвести с ее помощью сравнительный анализ сил сопротивления движению грубодисперсных частиц вдоль радиальных лопастей турбомашин. При анализе учитывали, что при скольжении вдоль лопасти ротора турбомашин на частицу действуют центробежная сила инерции, вызывающая ускорение в радиальном направлении, а также направленные навстречу и тормозящие движение сила трения и сила аэродинамического сопротивления. В перпендикулярном направлении действуют сила тяжести, сила Кориолиса, а также контактные реакции со стороны лопасти и диска ротора. Проанализированы ламинарный, переходной и автомодельный режим движения частицы в воздушном потоке. Показано, что для промышленно используемых турбомашин при диаметре частиц свыше 1 мм характерен автомодельный режим. Для частиц меньшей дисперсности возможен переходной режим. Выполнен сравнительный анализ величин возникающих сил аэродинамического сопротивления, а также сил трения, вызванных действием тяжести и ускорения Кориолиса, по отношению к величине центробежной силы инерции. Показано, что на большей части длины лопасти влиянием силы трения, обусловленной тяжестью частицы, можно пренебречь. Влияние аэродинамического сопротивления существенно для частиц диаметром менее 0,16 мм на всей длине лопасти, а также на ее части для частиц больших диаметров. Результаты исследований могут быть использованы проектировщиками турбомашин с радиальными лопастными центробежными ускорителями.